JPH06170242A - Exhaust gas purifying device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一般に自動車の排気ガ
スの浄化手段として排気管の途中に介装される、排気ガ
ス浄化用触媒を担持するための金属製ハニカム体を主要
な構成部材とする排気ガス浄化装置に関する。更に詳し
くは、本発明は、この種の金属製ハニカム体を使用した
排気ガス浄化装置の大きな欠点、即ちエンジン始動時
（コールドスタート時）の排気ガスの低浄化率の問題を
大幅に改善することができる加熱手段を組込んだ排気ガ
ス浄化装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally comprises, as a main constituent member, a metallic honeycomb body for carrying an exhaust gas purifying catalyst, which is interposed in the middle of an exhaust pipe as a means for purifying exhaust gas of an automobile. Exhaust gas purifier. More specifically, the present invention greatly improves the major drawback of an exhaust gas purification apparatus using this type of metal honeycomb body, that is, the problem of a low exhaust gas purification rate at engine start (cold start). The present invention relates to an exhaust gas purifying device that incorporates a heating means capable of performing the above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置は、一
般に耐熱性の薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄肉鋼板
を波形成形した波板状帯材とを、相互に当接部を有する
ように重積し、これを一括渦巻状に巻回積層するか、あ
るいは階層状に重積して製作した軸方向に排気ガス通路
のための多数の網目状通気孔路（以下、セルともい
う。）を有するハニカム状積層体（以下、ハニカム体と
いう。）と、前記ハニカム体を填装し固着するための両
端が開口した筒状の金属ケースから構成されている。そ
して、前記ハニカム体と金属ケースとは、排気ガス自体
の高温度及び排気ガスと浄化用触媒との発熱反応による
高い温度雰囲気下で生起する熱膨脹や熱的応力に耐える
ように、また自動車走行時の激しい振動などに耐え得る
ようにろう接または溶接などにより強固に固着される。
なお、ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材の
当接部は種々の方法により固着されることはいうまでも
ないことである。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of exhaust gas purifying apparatus, a flat strip material generally made of a heat-resistant thin steel sheet and a corrugated strip material obtained by corrugating the thin steel sheet are mutually abutted with each other. A large number of mesh vent holes (hereinafter also referred to as cells) for the exhaust gas passage in the axial direction, which are manufactured by stacking the stacks, and then stacking the stacks in a spiral shape in a lump, or stacking the stacks in a layered manner. And a tubular metal case having both ends opened for filling and fixing the honeycomb body. The honeycomb body and the metal case are formed so as to withstand thermal expansion and thermal stress that occur in a high temperature atmosphere of the exhaust gas itself and a high temperature atmosphere due to an exothermic reaction between the exhaust gas and the purification catalyst, and when the vehicle is running. It is firmly fixed by brazing or welding so that it can withstand the severe vibration of the.
It goes without saying that the abutting portions of the flat plate-shaped band member and the corrugated plate-shaped band member forming the honeycomb body are fixed by various methods.
【０００３】この種の排気ガス浄化装置における大きな
問題は、次の点にある。即ち、エンジン始動時（コール
ドスタート時）において、金属製ハニカム体の壁面に担
持された、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化用触媒
が、排気ガスと効率的に接触反応を起こす最適な温度条
件に達していないことであり、エンジンから排出される
ＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素化合物）などの有
害な物質のほとんどが浄化されずに大気中に放出されて
しまうという点にある。The major problems in this type of exhaust gas purifying apparatus are as follows. That is, when the engine is started (at the time of cold start), the optimum temperature at which the exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd, and Rh carried on the wall surface of the metal honeycomb body efficiently causes a catalytic reaction with the exhaust gas. This means that the conditions have not been reached, and most harmful substances such as CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon compounds) emitted from the engine are not purified but are released into the atmosphere. .
【０００４】前記したエンジン始動時（コールドスター
ト時）の問題点を解決するために種々の提案がなされて
いる。例えば、(i) 実開昭６３−６７６０９号には、
セラミック系モノリス触媒の排気ガス上流側に近接させ
て通電気可能なアルミナを被覆処理した金属製ハニカム
体（メタルモノリス触媒）を配設する方式、(ii) 実開
平２−９４３１６号には、触媒本体の外周部に遠赤外線
ヒータを配設する方式、(iii) 実開平３−１００２２
号には、モノリスタイプの触媒の前面（排気ガスの上流
側）に加熱ヒータ、更に該ヒータの前面に排気ガスを整
流するための整流板を配設する方式、などか提案されて
いる。しかしながら、これら従来の提案のものは、ハニ
カム体内部における排気ガスの流速分布の関係から特に
ハニカム体の中心部、中心部近傍の部位を急速に加熱し
なければならないという要請からみると不十分なもので
あったり、解決のためのコストアップを強いられたりし
て十分に満足のいくものではない。Various proposals have been made in order to solve the problems at the time of starting the engine (at the time of cold starting). For example, (i) In Japanese Utility Model No. 63-67609,
A method in which a metal honeycomb body (metal monolith catalyst) coated with alumina capable of conducting electricity is disposed in the vicinity of the upstream side of the exhaust gas of the ceramic monolith catalyst, (ii) the catalyst is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-94316. A method of arranging a far-infrared heater on the outer peripheral portion of the main body, (iii) actual Kaihei 3-10022
JP-A No. 2003-242242 proposes a method in which a heater is provided on the front surface (upstream side of exhaust gas) of a monolith type catalyst, and a rectifying plate for rectifying exhaust gas is further provided on the front surface of the heater. However, these conventional proposals are insufficient in view of the requirement that the central portion of the honeycomb body and the portion in the vicinity of the central portion must be rapidly heated from the relationship of the flow velocity distribution of the exhaust gas inside the honeycomb body. It is not satisfactory enough because it is a thing and the cost for the solution is increased.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来のハニカム体にみられる問題点を解決すべくなされ
たものである。本発明者らは、コールドスタート時にハ
ニカム体の温度、特にハニカム体の中心部及びその近傍
部位の温度を急速に排気ガス浄化用触媒の最適な活性化
温度に昇温させる技術について種々検討を加えた。その
結果、本発明者らはハニカム体のうち特に汎用されてい
る平板状帯材と波板状帯材とを渦巻状に巻回積層して製
作した巻回タイプのハニカム体において、巻回成形後に
形成される中心部の空洞部が触媒反応にとってデッドス
ペースになっていること、即ち該空洞部に所要の触媒量
を担持させることができず十分な触媒反応を起させるこ
とができないことに鑑み、該部位へのヒータ材の埋め込
みを検討したところ、この種の問題の解決に極めて効果
的であることを見い出した。本発明者らは、前記した事
実に基づいて新たな考案を提案したが、さらに該知見を
発展させて中心部の近傍部位に管状ヒータ材を配設する
か、棒状ヒータ材を同心円上に配設する態様も効果的で
あることを見い出した。本発明は、巻回タイプを含む各
種のハニカム体の中心部の近傍部位に、かつその軸方向
に該ハニカム体と略同幅の管状ヒータ材を適用するか、
あるいは同心円上に棒状ヒータ材を適用することによっ
て、排気ガス浄化装置のコールドスタート時における前
記した問題点を解決しようとするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made to solve the problems found in the above-mentioned conventional honeycomb body. The present inventors have made various studies on a technique for rapidly raising the temperature of the honeycomb body at the time of cold start, particularly the temperature of the central portion of the honeycomb body and the vicinity thereof, to the optimum activation temperature of the exhaust gas purifying catalyst. It was As a result, the inventors of the present invention have manufactured a wound-type honeycomb body manufactured by laminating spirally wound flat plate-shaped strips and corrugated strip-shaped strips, which are particularly widely used, in the honeycomb structure. In view of the fact that the central hollow portion formed later is a dead space for the catalytic reaction, that is, the required amount of catalyst cannot be supported in the hollow portion and sufficient catalytic reaction cannot occur. As a result of investigating embedding of a heater material in the portion, it was found to be extremely effective in solving this kind of problem. The present inventors have proposed a new device based on the above-mentioned facts, but based on the further development of the above findings, a tubular heater material is arranged near the center or a rod-shaped heater material is arranged concentrically. It has been found that the mode of setting is also effective. The present invention, in the vicinity of the central portion of various honeycomb bodies including a wound type, and to apply a tubular heater material having substantially the same width as the honeycomb body in the axial direction,
Alternatively, an attempt is made to solve the above-mentioned problems at the cold start of the exhaust gas purifying apparatus by applying a rod-shaped heater material on the concentric circles.
【０００６】[0006]
【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、排気ガス浄化用触媒を担持するためのハニカ
ム体を金属ケース内に配設した排気ガス浄化装置におい
て、前記ハニカム体の中心部の近傍部位に、かつ、軸方
向に管状ヒータ材を配設するか、または棒状ヒータ材を
同心円上に複数本配設し、該ヒータ材の両端部からのリ
ード線を電源部に接続して成ることを特徴とする排気ガ
ス浄化装置に関するものである。The present invention will be summarized as follows.
The present invention is an exhaust gas purifying apparatus in which a honeycomb body for carrying an exhaust gas purifying catalyst is disposed in a metal case, and a tubular heater material is provided in the vicinity of the central portion of the honeycomb body and in the axial direction. The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus, characterized in that a plurality of rod-shaped heater materials are arranged on a concentric circle and lead wires from both ends of the heater material are connected to a power source section. .
【０００７】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて、図面を参照して説明する。なお、本発明は図示
のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。The technical construction and embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the illustrated one.
【０００８】図１は、本発明の第一実施例の排気ガス浄
化装置（Ａ）の斜視図である。図１に示される金属製の
ハニカム体(1) は、平板状帯材(11)と波板状帯材(12)を
相互に当接するように重積し、これを一括渦巻状に巻回
積層して製作したものである。この巻回成形により、排
気ガスの通路となる多数の網目状通気孔路（セル）(13)
が自動的に形成される。本発明において、ハニカム体
(1) は、前記した巻回タイプのものに限定されず、後述
するように両帯材(11,12) を相互に当接するように階層
状に重積して製作した階層タイプなど各種のタイプのも
のであってもよい。また、前記巻回タイプの変形例とし
て、巻回成形後に中心部に大きな空洞が形成されるよう
にし、該空洞部を圧潰し、断面形状がレーストラック形
状のハニカム体としてもよい。本発明において、前記平
板状帯材として、例えばクロム鋼（クロム13〜25％）、
Ｆｅ−Ｃｒ20％−Ａｌ 5％などの耐熱性のステンレス
鋼、あるいはこれに耐熱酸化性を改善するために希土類
を加えた耐熱性のステンレス鋼などの厚さ0.04mm〜0.1m
m の帯材を使用する。また、波板状帯材として、前記平
板状帯材から所定の略正弦波もしくは台形波を有するよ
うに波付加工したものが使用される。各帯材にＡｌを含
有したステンレス鋼を用いると耐熱酸化性が向上し、ま
た、熱処理により帯材表面にウィスカー状もしくはマッ
シュルーム状のＡｌ2 Ｏ3 が析出し、これが排気ガス浄
化用触媒を担持するためのウォッシュコート層を強固に
保持するので好ましいものである。FIG. 1 is a perspective view of an exhaust gas purifying apparatus (A) according to a first embodiment of the present invention. The metal honeycomb body (1) shown in Fig. 1 is formed by stacking flat strips (11) and corrugated strips (12) so that they are in contact with each other, and winding them in a spiral shape at once. It is made by stacking. By this winding molding, a large number of mesh-like ventilation passages (cells) (13) that become exhaust gas passages
Is automatically formed. In the present invention, a honeycomb body
(1) is not limited to the above-mentioned winding type, but various types such as a layered type manufactured by stacking both strips (11, 12) in a layered manner so as to abut each other as described later. It may be of a type. Further, as a modification of the winding type, a honeycomb body having a racetrack-shaped cross section may be formed by forming a large cavity in the center after the winding molding and crushing the cavity. In the present invention, as the flat strip, for example, chromium steel (chrome 13 to 25%),
Thickness of heat-resistant stainless steel such as Fe-Cr 20% -Al 5%, or heat-resistant stainless steel in which rare earth is added to improve heat-oxidation resistance 0.04 mm to 0.1 m
Use m band material. Further, as the corrugated plate material, the corrugated material obtained by corrugating the flat plate material so as to have a predetermined substantially sine wave or trapezoidal wave is used. When stainless steel containing Al is used for each strip, the thermal oxidation resistance is improved, and heat treatment causes whisker-like or mushroom-like Al 2 O 3 to be deposited on the surface of the strip, which carries an exhaust gas purification catalyst. This is preferable because it firmly holds the wash coat layer for the purpose of
【０００９】図１に示される金属ケース(2) は、前記ハ
ニカム体(1) を内部に収容し、固着するためのものであ
り、該金属ケース(2) としては両端が開口しているもの
であれば、その形状に何らの制限を受けるものではな
い。図示のように、断面円形状のもののほかに断面レー
ストラック形状（長円形状）や断面楕円形状のものなど
があるが、これらに限定されない。例えば、車体下部の
スペースに適合させるために、断面略三角形状の金属ケ
ースを用いて排気ガス浄化装置を構成してもよい。金属
ケースの素材として、前記ハニカム体と同種の耐熱鋼を
用いてもよいし、耐熱耐食性に富むものを用いてもよ
い。また、外側部分の金属材料を内側部分より耐熱耐食
性に富むものとした二重構造のもの、具体的には内側部
分にフェライト系ステンレス鋼を、外側部分にオーステ
ナイト系ステンレス鋼を用いたクラッド鋼などを用いて
もよい。The metal case (2) shown in FIG. 1 is for accommodating and fixing the honeycomb body (1) therein, and the metal case (2) is open at both ends. If so, the shape is not limited in any way. As shown in the drawing, in addition to the circular cross section, there are race track cross sections (oval shapes) and elliptical cross sections, but the cross section is not limited to these. For example, in order to fit the space under the vehicle body, the exhaust gas purifying device may be configured using a metal case having a substantially triangular cross section. As the material of the metal case, heat-resistant steel of the same kind as the honeycomb body may be used, or a material having high heat-corrosion resistance may be used. In addition, a double structure with the outer part of the metal material richer in heat resistance and corrosion resistance than the inner part, specifically, ferritic stainless steel in the inner part, clad steel using austenitic stainless steel in the outer part, etc. You may use.
【００１０】次に、本発明の最大の特徴点であるハニカ
ム体(1) の内部に、どのようにしてヒータ材を適用する
かという点について詳しく説明する。図１に示されるヒ
ータ材(3) は、所望の内径をもつ管状体である。そし
て、該ヒータ材(3) はハニカム体(1) の中心部（巻回中
心部）を中心としてハニカム体(1) の内部に配設され
る。この点をより詳しくみたのが図２〜図３である。即
ち、ハニカム体(1) の中心部を中心として、かつその軸
方向に、ハニカム体(1) と略同幅の長さの管状ヒータ材
(3) がハニカム体内部に配設されている。図３には、ヒ
ータ材(3) の両端部からリード線(4,5) が引き出され、
該リード線(4,5) は金属ケース(2) を貫き、スイッチ６
を通って電源（バッテリー）に接続されている状態が示
されている。本発明において、ヒータ材(3) への電力供
給（通電）はタイマーで時間を限って行なってもよい
し、ハニカム体の所望の部位に取付けたセンサでハニカ
ム体の温度や排気ガス温度を測定してオン−オフさせて
もよく、何等の制限を受けるものではない。図示される
ように、本発明のヒータ材(3) は、ハニカム体(1) の中
心部を中心として、かつハニカム体の軸方向のほぼ全幅
にわたって配設されるため、通電とともにヒータ材(3)
の電気抵抗が電気エネルギーを熱に変換し、ハニカム体
(1)の内部、特に中心部及びその近傍部位を均一に昇温
させることができる。いうまでもないことであるが、ハ
ニカム体内部の排気ガスの流速分布かからみて、コール
ドスタート時にハニカム体の中心部及びその近傍部位の
壁面に担持された排気ガス浄化用触媒の活性温度をどの
部位よりも早く最適な条件（例えば 500℃前後）に維持
することは極めて重要なことである。この点、本発明の
ヒータ材(3) はこの要請に十分に答えるものである。前
記した態様の管状ヒータ材(3) の内径の大きさは、所望
のものでよく、例えばハニカム体(1) の外径の1/2 〜1/
4 の大きさのものが好ましい。Next, detailed description will be made on how to apply the heater material to the inside of the honeycomb body (1), which is the most characteristic feature of the present invention. The heater material (3) shown in FIG. 1 is a tubular body having a desired inner diameter. Then, the heater material (3) is arranged inside the honeycomb body (1) around the center portion (rolling center portion) of the honeycomb body (1). 2 to 3 are more detailed views of this point. That is, a tubular heater material having a length substantially the same as that of the honeycomb body (1) in the axial direction with the central portion of the honeycomb body (1) as the center.
(3) is arranged inside the honeycomb body. In Figure 3, the lead wires (4,5) are pulled out from both ends of the heater material (3),
The lead wires (4,5) penetrate the metal case (2), and the switch 6
The state of being connected to the power source (battery) through is shown. In the present invention, the power supply (energization) to the heater material (3) may be performed by a timer for a limited time, or the temperature of the honeycomb body and the exhaust gas temperature are measured by a sensor attached to a desired portion of the honeycomb body. It may be turned on and off without any limitation. As shown in the figure, since the heater material (3) of the present invention is arranged around the central portion of the honeycomb body (1) and over almost the entire width in the axial direction of the honeycomb body, the heater material (3 )
The electrical resistance of converts the electrical energy into heat, and the honeycomb body
It is possible to uniformly raise the temperature inside (1), particularly in the central portion and its vicinity. Needless to say, considering the flow velocity distribution of the exhaust gas inside the honeycomb body, the activation temperature of the exhaust gas purifying catalyst carried on the wall surface of the central portion of the honeycomb body and the vicinity thereof at the cold start can be determined. Maintaining optimal conditions (eg, around 500 ° C) sooner than the site is extremely important. In this respect, the heater material (3) of the present invention sufficiently meets this demand. The size of the inner diameter of the tubular heater material (3) in the above-described embodiment may be any desired value, for example, 1/2 to 1 / the outer diameter of the honeycomb body (1).
A size of 4 is preferred.
【００１１】図１〜図３に示される排気ガス浄化装置
（Ａ）は、次のように製作すればよい。Ｆｅ−Ｃｒ 20
％−Ａｌ 5％−Ｃｅ 0.02 ％の耐熱鋼の厚さ0.04mm，幅
38mmの薄肉鋼帯からなる平板状帯材をフォーミングギア
の間を通過させ、ピッチ幅(1.0mm) ，波高(0.3mm) の波
板状帯材とする。次いで、両帯材を相互に重積し、スリ
ット入り巻回成形棒のスリット部にその端部を挿入し、
一括巻回積層して、軸方向に多数の網目状通気孔路を有
する外径30mmの小径ハニカム体を製作する。同様に中心
部に内径約30mmの中空部を有し、かつ外径が約70mmの大
径ハニカム体を製作する。そして前記小径ハニカム体を
外径約30mmの管状ヒータ材の内部に配設する。次に、前
記大径ハニカム体を内径約70mmの耐熱鋼(JIS G4312 SUH
310S) 製の金属ケース内に填装するとともに、前記管状
ヒータ材内に配設された小径ハニカム体を大径ハニカム
体の中空部に填装し、合体されたハニカム体の両端部及
びその近傍部位（端部より10mmの領域）をニッケル系ろ
う材のスラリに浸漬し、乾燥後真空炉により加熱処理し
てハニカム体と金属ケースをろう付けにより固着する。
更に、以上のようにして製作した排気ガス浄化装置に触
媒担持層を形成するために活性アルミナ（γ−Ａｌ2 Ｏ
3 ）粉末とアルミナゾルを配合したスラリを塗布し、こ
れを 600℃に加熱処理して触媒担持層を形成する。本発
明において、前記したようにヒータ材(3) が管状体であ
り、ハニカム体(1) が管状ヒータ材(3) 内に填装される
小径ハニカム体と、金属ケース(2) と管状ヒータ材(3)
の間に填装される大径ハニカム体に区分されることか
ら、次のような効果が発現される。即ち、この種の金属
製ハニカム体は排気ガス自体の高い温度、及び排気ガス
と浄化用触媒との接触反応（発熱反応）による発熱とい
う雰囲気下にさらされ、これによりハニカム体の構成部
材である平板状及び波板状帯材は熱膨脹や熱応力により
大きく変形しようとする。この変形力は、ハニカム体の
軸方向はもとより、特にその半径方向に伝播され、この
伝播過程において帯材が破損したり座屈したりする。ま
た、該熱的変形力が特にハニカム体の外周部近傍あるい
はハニカム体の外周面と金属ケースの内壁面との当接面
近傍に集中するため、当該部位においてハニカム体の構
成部材である平板状及び波板状帯材が大きくヒビ割れし
たり、破損や座屈を起こしたりし、また両帯材の当接部
やハニカム体と金属ケース間の当接部の剥離や離体が生
じる。更に、これらの現象に連動してハニカム体の壁面
に担持された触媒層が落下したり剥離したりして、排気
ガス浄化装置の耐久性や浄化効率を大きく低下させてし
まう。この点、管状ヒータ材(3) を適用すると、半径方
向に伝播される熱的変形力が該管状ヒータ材(3) のとこ
ろで分断されるため前記した欠点が解消される。The exhaust gas purifying apparatus (A) shown in FIGS. 1 to 3 may be manufactured as follows. Fe-Cr 20
% -Al 5% -Ce 0.02% heat resistant steel thickness 0.04 mm, width
A flat strip made of 38 mm thin steel strip is passed between the forming gears to form a corrugated strip with a pitch width (1.0 mm) and a wave height (0.3 mm). Then, the two strips are stacked on top of each other, and the ends of the strips are inserted into the slits of the wound molding rod.
A small-diameter honeycomb body having an outer diameter of 30 mm and having a large number of mesh-like ventilation holes in the axial direction is manufactured by stacking and laminating in a batch. Similarly, a large-diameter honeycomb body having a hollow portion with an inner diameter of about 30 mm in the central portion and an outer diameter of about 70 mm is manufactured. Then, the small-diameter honeycomb body is arranged inside a tubular heater material having an outer diameter of about 30 mm. Next, heat-resistant steel (JIS G4312 SUH
310S) is packed in a metal case, and the small-diameter honeycomb body disposed in the tubular heater material is packed in the hollow part of the large-diameter honeycomb body, and both ends of the combined honeycomb body and the vicinity thereof. The part (10 mm from the end) is immersed in a slurry of nickel-based brazing material, dried and then heat-treated in a vacuum furnace to fix the honeycomb body and the metal case by brazing.
Further, in order to form a catalyst supporting layer on the exhaust gas purifying apparatus manufactured as described above, activated alumina (γ-Al 2 O
3 ) Apply a slurry containing powder and alumina sol and heat it to 600 ℃ to form a catalyst support layer. In the present invention, as described above, the heater material (3) is a tubular body, and the honeycomb body (1) is a small-diameter honeycomb body packed in the tubular heater material (3), a metal case (2) and a tubular heater. Wood (3)
Since the honeycomb body is divided into the large-diameter honeycomb body to be filled in between, the following effects are exhibited. That is, this type of metal honeycomb body is exposed to a high temperature of the exhaust gas itself and an atmosphere of heat generation due to a contact reaction (exothermic reaction) between the exhaust gas and the purification catalyst, and this is a constituent member of the honeycomb body. Flat and corrugated strips tend to be largely deformed by thermal expansion and thermal stress. This deformation force is propagated not only in the axial direction of the honeycomb body but especially in the radial direction thereof, and the band material is damaged or buckled during this propagation process. Further, since the thermal deformation force is concentrated particularly near the outer peripheral portion of the honeycomb body or near the contact surface between the outer peripheral surface of the honeycomb body and the inner wall surface of the metal case, a flat plate-shaped member which is a constituent member of the honeycomb body at the relevant portion. Also, the corrugated strip material is greatly cracked, broken or buckled, and peeling or separation of the abutting portions of both strip materials or the abutting portion between the honeycomb body and the metal case occurs. Further, in conjunction with these phenomena, the catalyst layer carried on the wall surface of the honeycomb body drops or peels off, and the durability and purification efficiency of the exhaust gas purification device are greatly reduced. In this respect, when the tubular heater material (3) is applied, the thermal deformation force propagated in the radial direction is divided at the tubular heater material (3), so that the above-mentioned drawbacks are eliminated.
【００１２】本発明は、前記した態様のものに限定され
ず、種々の変形例が可能である。図４は、本発明に係る
第二実施例の排気ガス浄化装置（Ａ）の正面図である。
この実施例において、ハニカム体(1) は平板状帯材(11)
と波板状帯材(12)とからなる巻回タイプのものである
が、複数の棒状ヒータ材(31,32,33,34) が巻回成形の芯
部分を中心とした同心円上に、等間隔に４本配設され
る。当該ヒータ材は、平板状帯材(11)と波板状帯材(12)
の当接により形成されるセル（13) を利用して配設され
る。なお、図４には、各ヒータ材の端部から導出された
リード線(41,42,43,44) が示されている。本発明におい
て棒状のヒータ材は、その断面径、断面形状が任意のも
のであってもよいことはいうまでもないことである。従
って、例えば１本の線材、あるいはこれらを複数本束ね
たものであってもよい。この種のヒータ材として、例え
ばＮｉ−Ｃｒ鋼、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ鋼などを使用すれば
よい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but various modifications are possible. FIG. 4 is a front view of the exhaust gas purification device (A) of the second embodiment according to the present invention.
In this example, the honeycomb body (1) is a flat strip (11).
It is a wound type consisting of a corrugated strip material (12) and a plurality of rod-shaped heater materials (31, 32, 33, 34) on a concentric circle centered on the core part of the winding molding, Four are arranged at equal intervals. The heater material is a flat strip (11) and a corrugated strip (12).
The cells (13) are formed by abutting with each other. Note that FIG. 4 shows the lead wires (41, 42, 43, 44) led out from the ends of the heater materials. It goes without saying that the rod-shaped heater material in the present invention may have any cross-sectional diameter and cross-sectional shape. Therefore, for example, one wire or a bundle of a plurality of these may be used. As this type of heater material, for example, Ni-Cr steel, Ni-Cr-Al steel, or the like may be used.
【００１３】図５は、本発明に係る第三実施態様の排気
ガス浄化装置（Ａ）の正面図である。この実施例のもの
は、図４に示される第二実施例の変形例である。第二実
施例のものと大きく相違する点は、巻回成形により不可
避的に形成される巻回中心部の空洞部にも、棒状ヒータ
材(35)を配設している点である。巻回中心部の空洞部は
触媒担持量が少なく浄化効率の点で従来より問題にされ
ているところであるが、本実施例においては該空洞部を
有効に利用することができる。このことの意味は効果の
点からも重要であり、巻回中心部に棒状ヒータ材(35)を
配設すると、該ヒータ材(35)は同心円状に配設されたヒ
ータ材(31,32,33,34)と共働してハニカム体の中心部及
びその近傍部位を急速に昇温させること、巻回中心部に
配設された棒状ヒータ材(35)によりハニカム体内部の排
気ガスの流速分布が該ヒータ材により拡散（分散）され
てより均一化すること、などのメリットが出てくる。な
お、図示のように巻回中心部に配設されたヒータ材(35)
より、リード線(4,5) が導出される。FIG. 5 is a front view of the exhaust gas purifying apparatus (A) of the third embodiment according to the present invention. This embodiment is a modification of the second embodiment shown in FIG. A major difference from the second embodiment is that the rod-shaped heater material (35) is also disposed in the hollow portion of the winding center that is unavoidably formed by winding molding. The hollow portion at the center of the winding has a small amount of catalyst carried and has been a problem in terms of purification efficiency. However, in the present embodiment, the hollow portion can be effectively used. The meaning of this is also important from the viewpoint of the effect. When the rod-shaped heater material (35) is arranged at the center of winding, the heater material (35) is concentrically arranged in the heater material (31, 32). , 33, 34) to rapidly raise the temperature of the central part of the honeycomb body and the vicinity thereof, and the exhaust gas inside the honeycomb body is heated by the rod-shaped heater material (35) arranged in the winding center part. There is an advantage that the flow velocity distribution is diffused (dispersed) by the heater material and becomes more uniform. In addition, as shown in the drawing, the heater material (35) arranged in the center of the winding.
Then, the lead wires (4,5) are derived.
【００１４】図６は、本発明に係る第四実施態様の排気
ガス浄化装置（Ａ）の正面図である。この実施例のもの
は、図５に示される第三実施例と大きく相違する点は、
ハニカム体(1) が巻回タイプのものではなく、平板状帯
材(11)と波板状帯材(12)を相互に当接するように階層状
に重積して製作した階層タイプのものであるという点で
ある。FIG. 6 is a front view of the exhaust gas purifying apparatus (A) of the fourth embodiment according to the present invention. The major difference between this embodiment and the third embodiment shown in FIG.
The honeycomb body (1) is not a wound type, but a layered type manufactured by stacking the flat strip (11) and the corrugated strip (12) in a layered manner so that they abut each other. That is the point.
【００１５】図７は、本発明に係る第五実施態様の排気
ガス浄化装置（Ａ）の正面図である。この実施例におい
て、ハニカム体(1) は断面形状がレーストラック形状の
ものである。この種のハニカム体は巻回中心部に大径の
空洞部が形成されるように平板状帯材(11)と波板状帯材
(12)とを相互に当接するように重積し、これを一括渦巻
状に巻回積層してハニカム体とし、更に巻回中心に形成
される大径の空洞部を圧潰することにより製作される。
ヒータ材(31,32,33,34) の配設位置は、図４のものと同
じである。FIG. 7 is a front view of the exhaust gas purifying apparatus (A) of the fifth embodiment according to the present invention. In this example, the honeycomb body (1) has a racetrack-shaped cross section. This type of honeycomb body has a flat strip (11) and a corrugated strip so that a large-diameter cavity is formed at the center of winding.
(12) is stacked so as to abut against each other, and this is wound spirally in a batch to form a honeycomb body, and is further manufactured by crushing the large-diameter cavity formed at the center of winding. It
The arrangement positions of the heater materials (31, 32, 33, 34) are the same as those in FIG.
【００１６】図８は、本発明に係る第六実施態様の排気
ガス浄化装置（Ａ）の正面図である。この実施例におい
て、ハニカム体(1) は断面形状が円形であり、このもの
は次のようにして製作される。耐熱性で薄肉金属板製の
平板状帯材(11)と波板状帯材(12)を相互に当接させて浄
化エレメント（Ｅ）とし、該浄化エレメント（Ｅ）の所
望の数を固定軸（Ｃ）を起点として放射状に外延させて
製作される。この種の放射状ハニカム体において、固定
軸（Ｃ）を中心に図６で示されるように同心円上に棒状
ヒータ材を配設すればよいが、固定軸（Ｃ）自体をヒー
タ材で構成してもよい。図８は前記した態様のものを示
している。なお、図を簡略化するために図８においてヒ
ータ材やリード線の指示が１部省略されているが、図６
と基本的には同じものである。FIG. 8 is a front view of the exhaust gas purifying apparatus (A) of the sixth embodiment according to the present invention. In this embodiment, the honeycomb body (1) has a circular cross-sectional shape, which is manufactured as follows. The heat-resistant thin-walled metal flat plate strip (11) and corrugated strip (12) are brought into contact with each other to form a purification element (E), and a desired number of the purification element (E) is fixed. It is manufactured by radially extending from the axis (C) as a starting point. In this type of radial honeycomb body, the rod-shaped heater material may be arranged concentrically around the fixed axis (C) as shown in FIG. 6, but the fixed axis (C) itself is composed of the heater material. Good. FIG. 8 shows the embodiment described above. In addition, in order to simplify the drawing, a part of the instruction of the heater material and the lead wire is omitted in FIG.
Is basically the same as.
【００１７】図９は、本発明に係る第七実施態様の排気
ガス浄化装置（Ａ）の正面図である。この実施例におい
て、ハニカム体(1) は断面形状が円形であり、このもの
は次のようにして製作される。耐熱性で薄肉金属板製の
平板状帯材(11)と波板状帯材(12)を相互に当接させて浄
化エレメント（Ｅ）とし、該浄化エレメント（Ｅ）を最
外面が平板状帯材(11)となるように階層状に重積すると
ともに、上下両最外面に設定された二つの固定点（Ｃ1
，Ｃ2 ）を中心に各浄化エレメント（Ｅ）を逆向き
に、即ち各浄化エレメント（Ｅ）と略Ｓ字状カーブに変
曲して製作される。この種のＳ字状ハニカム体におい
て、該二つの固定点（Ｃ1 ，Ｃ2 ）を含むように同心円
状に棒状ヒータ材を配設すればよい。即ち、二つの固定
点（Ｃ1 ，Ｃ2）棒状ヒータ材を配設するとともに、他
のヒータ材を同心円上に配設すればよく、図９はこの態
様のものを示している。なお、図を簡略化するために図
９においてヒータ材やリード線の指示が１部省略されて
いるが、図４と基本的には同じものである。FIG. 9 is a front view of the exhaust gas purification apparatus (A) of the seventh embodiment according to the present invention. In this embodiment, the honeycomb body (1) has a circular cross-sectional shape, which is manufactured as follows. A heat-resistant thin metal plate-shaped flat strip (11) and a corrugated strip (12) are brought into contact with each other to form a purification element (E), and the purification element (E) has a flat outermost surface. Stacked in layers so as to become a strip (11), and two fixed points (C1
, C2) and each purification element (E) in the opposite direction, that is, each purification element (E) is bent into a substantially S-shaped curve. In this type of S-shaped honeycomb body, rod-shaped heater materials may be arranged concentrically so as to include the two fixing points (C1, C2). That is, two fixing points (C1, C2) rod-shaped heater materials may be arranged and other heater materials may be arranged concentrically. FIG. 9 shows this embodiment. It should be noted that although part of the heater material and the lead wires are omitted in FIG. 9 to simplify the drawing, they are basically the same as those in FIG.
【００１８】[0018]
【発明の効果】本発明は、ハニカム体の中心部の近傍部
位に、かつ軸方向のその略全幅にわたって管状のヒータ
材、あるいは棒状ヒータ材を同心円上に複数本配設して
いるため、次のような優れた効果を得ることができる。 (i) ハニカム体内での排気ガスの流速分布からみて、
中心部及びその近傍部位の触媒反応をより活性化しなけ
ればならないが、本発明によりハニカム体の当該部位は
他の部位よりも急速に昇温されるため、排気ガスと触媒
との接触反応を十分に行なわせることができる。 (ii) 配設されたヒータ材が、管状体である場合、ハニ
カム体を構成する平板状帯材と波板状帯材の半径方向の
熱的変形力は該ヒータ材で分断されることになる。これ
により各帯材のヒビ割れ、破損、座屈が防止され、また
帯材同志の当接部あるいはハニカム体と金属ケースとの
当接部の剥離や離体が効果的に防止される。 (iii) ハニカム体の中心部の近傍部位に管状ヒータ材
（あるいは同心円上に複数の棒状ヒータ材）を配設する
とともに、ハニカム体の中心部にも棒状ヒータ材を配設
することにより、浄化効率にとって極めて重要な領域で
あるハニカム体の中心部及びその近傍部位を急速に昇温
させることができる。また、ハニカム体の中心部に配設
された棒状ヒータ材によりハニカム体内での排気ガスの
流速分布をより均一なものにすることができるため、均
一な浄化率を達成することができる。 (iv) 更に、巻回タイプのハニカム体において、巻回成
形により不可避的に形成される中心部の空洞部（成形時
の芯部分）は、触媒反応にとって非効率的なゾーンであ
るが、本発明により該ゾーンが有効に活用される。According to the present invention, since a plurality of tubular heater members or rod-shaped heater members are concentrically arranged in the vicinity of the central portion of the honeycomb body and over substantially the entire width in the axial direction, It is possible to obtain an excellent effect such as. (i) Judging from the flow velocity distribution of exhaust gas in the honeycomb body,
Although it is necessary to further activate the catalytic reaction in the central portion and the vicinity thereof, since the temperature of this portion of the honeycomb body is increased more rapidly than other portions by the present invention, the catalytic reaction between the exhaust gas and the catalyst is sufficient. Can be done. (ii) When the disposed heater material is a tubular body, the radial thermal deformation force of the flat plate-shaped strip material and the corrugated plate-shaped strip material forming the honeycomb body is divided by the heater material. Become. As a result, cracking, breakage, and buckling of the strips are prevented, and peeling and separation of the abutting portions of the strips or the abutting portion between the honeycomb body and the metal case are effectively prevented. (iii) Purification by disposing a tubular heater material (or a plurality of concentric rod-shaped heater materials) in the vicinity of the center of the honeycomb body and also disposing a rod-shaped heater material in the center of the honeycomb body. It is possible to rapidly raise the temperature in the central portion of the honeycomb body and the portion in the vicinity thereof, which is an extremely important area for efficiency. Further, since the flow velocity distribution of the exhaust gas in the honeycomb body can be made more uniform by the rod-shaped heater material arranged in the center of the honeycomb body, a uniform purification rate can be achieved. (iv) Furthermore, in the wound-type honeycomb body, the central hollow portion (core portion at the time of molding) that is inevitably formed by winding molding is an inefficient zone for catalytic reaction. The invention makes effective use of the zone.
【図１】 本発明の第一実施例の排気ガス浄化装置の斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view of an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図１に示される排気ガス浄化装置の正面図で
ある。FIG. 2 is a front view of the exhaust gas purification device shown in FIG.
【図３】 図１に示される排気ガス浄化装置の一部を省
略した縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view in which a part of the exhaust gas purification device shown in FIG. 1 is omitted.
【図４】 本発明の第二実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。FIG. 4 is a front view of an exhaust gas purifying apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の第三実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。FIG. 5 is a front view of an exhaust gas purifying apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の第四実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。FIG. 6 is a front view of an exhaust gas purifying apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の第五実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。FIG. 7 is a front view of an exhaust gas purifying apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の第六実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。FIG. 8 is a front view of an exhaust gas purifying apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の第七実施例の排気ガス浄化装置の正
面図である。FIG. 9 is a front view of an exhaust gas purifying apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
Ａ…………排気ガス浄化装置 １………ハニカム体 ２………金属ケース ３………ヒータ材 ４，５………リード線 ６………スイッチ ７………電源 A: Exhaust gas purification device 1 ... Honeycomb body 2 ... Metal case 3 ... Heater material 4, 5 ... Lead wire 6 ... Switch 7 ... Power supply
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成３年９月７日[Submission date] September 7, 1991
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図３[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】 [Figure 3]
Claims (11)
ニカム体を金属ケース内に配設した排気ガス浄化装置に
おいて、前記ハニカム体の中心部の近傍部位に、かつ、
軸方向に管状ヒータ材を配設するか、または棒状ヒータ
材を同心円上に複数本配設し、該ヒータ材の両端部から
のリード線を電源部に接続して成ることを特徴とする排
気ガス浄化装置。1. An exhaust gas purifying apparatus in which a honeycomb body for carrying an exhaust gas purifying catalyst is disposed in a metal case, and in a portion near a central portion of the honeycomb body, and
Exhaust, characterized in that a tubular heater material is arranged in the axial direction, or a plurality of rod-shaped heater materials are concentrically arranged, and lead wires from both ends of the heater material are connected to a power source part. Gas purification device.
材と波板状帯材とを相互に当接するように重積して製作
したものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。2. The exhaust gas purifying method according to claim 1, wherein the honeycomb body is manufactured by stacking flat band members made of thin metal plates and corrugated plate members so as to be in contact with each other. apparatus.
とを相互に当接するように重積し、これを一括渦巻状に
巻回積層して製作したものである請求項２に記載の排気
ガス浄化装置。3. A honeycomb body is manufactured by stacking flat plate-shaped strips and corrugated strip-shaped strips so that they come into contact with each other, and winding and stacking them in a spiral shape. Exhaust gas purifier according to.
とを相互に当接するように階層状に重積して製作したも
のである請求項２に記載の排気ガス浄化装置。4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, wherein the honeycomb body is manufactured by stacking flat plate-shaped strips and corrugated plate-shaped strips in a layered manner so as to be in contact with each other.
を当接させて浄化エレメントとし、該浄化エレメントの
所望の数を固定軸を起点として外延させて放射状ハニカ
ム体としたものである請求項２に記載の排気ガス浄化装
置。5. A honeycomb body, wherein a flat band material and a corrugated plate material are brought into contact with each other to form a purification element, and a desired number of the purification element is extended outwardly from a fixed axis to form a radial honeycomb body. The exhaust gas purification apparatus according to claim 2, wherein
を当接させて浄化エレメントとし、該浄化エレメントを
最外面が平板状帯材となるように階層状に重積するとと
もに、上下両最外面に設定された二つの固定点を中心に
各浄化エレメントを逆向きに折曲げて、Ｓ字状ハニカム
体としたものである請求項２に記載の排気ガス浄化装
置。6. A honeycomb body, wherein a flat strip and a corrugated strip are brought into contact with each other to form a purification element, and the purification elements are stacked in layers so that the outermost surface becomes a flat strip. The exhaust gas purification apparatus according to claim 2, wherein each purification element is bent in the opposite direction around two fixing points set on the outermost surfaces of the upper and lower sides to form an S-shaped honeycomb body.
たものである請求項１に記載の排気ガス浄化装置。7. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the honeycomb body is fixed in a metal case.
に記載の排気ガス浄化装置。8. The metal case has a circular cross section.
Exhaust gas purifier according to.
である請求項７に記載の排気ガス浄化装置。9. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, wherein the metal case has a racetrack cross section.
求項７に記載の排気ガス浄化装置。10. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 7, wherein the metal case has an elliptical cross section.
ヒータ材を配設したものである請求項１に記載の排気ガ
ス浄化装置。11. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein a heater material is arranged in the central portion of the honeycomb body in the axial direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193711A JPH06170242A (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Exhaust gas purifying device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193711A JPH06170242A (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Exhaust gas purifying device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06170242A true JPH06170242A (en) | 1994-06-21 |
Family
ID=16312524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3193711A Pending JPH06170242A (en) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Exhaust gas purifying device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06170242A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014230A (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Alpha Oikos:Kk | Fluid heating device |
| JP2012122353A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Exhaust gas heating system |
-
1991
- 1991-07-09 JP JP3193711A patent/JPH06170242A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014230A (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Alpha Oikos:Kk | Fluid heating device |
| JP2012122353A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Exhaust gas heating system |
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