JPH081011A - 自己発熱型触媒コンバータ - Google Patents
自己発熱型触媒コンバータInfo
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Abstract
立させて、小電力で短時間内に触媒を活性化させるとと
もに、耐久性をも向上させる。 【構成】 エンジンの排気経路に配置される自己発熱型
の触媒コンバータであって、触媒物質を担持しているハ
ニカム担体1が金属箔の平板と波板とからなっており、
それらの板には少なくとも一部にメッシュ状の開口とし
てのスリット部2a,3aが形成されている。また、ス
リット部に対してハニカムの軸方向に電流を流すことを
可能とする電極12,22が設けられ,それらはハニカ
ムのまわりに取り付けられたリング8,9に接合される
とともに、一部は外筒13の取付穴を貫通して外部へ突
出する棒状電極12aとなり、外筒に対して絶縁部材1
4a,14bとガスケット部材15a,15bを介して
固定される。
Description
置としての触媒コンバータに係り、特に触媒作用を行な
う物質の活性化を促進するために、触媒担体自体が発熱
するようにした自己発熱型触媒コンバータに関するもの
である。
路内に触媒コンバータを介在させて、排ガス中に含まれ
ているCO,HCおよびNOx等の有害成分を無害な気
体あるいは水に変換することが行われている。しかしな
がら、単に触媒コンバータのみを用いた場合、エンジン
の始動初期の排ガスの温度が低い状態では、触媒物質が
活性化されないために排気ガスが浄化されにくいという
問題がある。
よび特開平5−277379号公報では、触媒が担持さ
れている触媒コンバータのハニカム担体に、別体として
自己発熱型ハニカムフィルタに触媒を担持させた自己発
熱型ハニカム担体からなる触媒コンバータを設けること
によって、この自己発熱型ハニカム担体に通電加熱して
触媒物質の活性化を図ることが提案されている。
の凹凸が連続的に折曲形成されて帯状をなす金属製の波
板と、平坦な帯状をなす金属製の平板とを交互に重ね合
わせて、巻回もしくは積層して形成されたものである。
場合には、中心と外周面に電極を設けて中心部から外側
面に向かって電流を流すか、もしくは対向する外周面に
各1個合計2個の電極を設けて、ハニカム担体の径方向
断面を横断して電流を流して発熱させる自己発熱型ハニ
カム担体が提案されている。
ニカム担体を支持する外周リング間の接合において、特
開平5−253493号公報では、ハニカム担体−リン
グ間の接合部と同一の径方向断面上の外層部に、ハニカ
ム担体自体の接合部を設ける方法が提案されている。
己発熱型のハニカム担体では、担体そのものに通電して
発熱、昇温させるために、波板と平板に所定の抵抗値を
持たせる必要があり、従来技術のように中心電極から外
側面に向かって電流を流す自己発熱型ハニカム担体の場
合には、帯状の波板材料と平板材料の長さを十分に長く
取って抵抗値を確保する必要がある。
由から金属箔の長さを非常に長くとる必要があるため、
ハニカム担体自身の熱容量が増大する結果、通電時の昇
温速度が極めて遅くなり、大電流を投入しなければ迅速
に昇温しないので、エンジンの始動直後から触媒を十分
に活性化して高い浄化性能を得ることが難しい。
対して十分な強度を得るためには、ハニカム担体の波板
材と平板材との接触部分が溶接等の方法によって機械的
に接合されていることが望ましいが、電気的絶縁を保っ
て接合することは非常に困難である。特に中心電極から
外側面に向かって電流を流す場合、端面を溶接によって
接合してしまうと必要な抵抗値が全く得られない。この
理由から、ハニカム担体の端面を単純に溶接することは
できないので、十分な強度を保持しながら電気的には絶
縁を保ことが非常に困難である。
熱型ハニカム担体に通電して昇温させた際に、波板およ
び平板を構成する金属箔によって発生した熱は、熱伝導
によってハニカム担体内全体に拡がってしまうため、触
媒を活性化温度まで昇温させるのに非常に長い時間を要
するという問題があった。さらに、こうした加熱と冷却
の冷熱サイクルを繰り返すうちに、熱応力と振動によっ
てハニカム担体が破損するという問題があった。
の確保と、熱容量の低減および耐久性の向上という条件
を全て満足させることは非常に困難であった。本発明
は、このような従来技術の問題点に鑑み、ハニカム担体
の高抵抗化と低熱容量化を両立させるとともに、熱伝導
を低減し、耐久性を向上させ、しかも僅かな電力によっ
て迅速に十分な温度までハニカム担体を昇温させること
のできる自己発熱型触媒コンバータを得ることを目的と
している。
め、本発明は、エンジンの排気経路中に配置される自己
発熱型金属製触媒コンバータにおいて、触媒物質を担持
しているハニカム担体が金属製の平板と波板とから構成
されており、前記平板および/または波板の少なくとも
一部には開口としてのスリット部が形成されていて、そ
れらの平板と波板を交互に積層および/または巻回して
形成された層間の一部が接合されており、前記平板およ
び/または波板のスリット部に対してハニカム担体の軸
方向に電流を流すことを可能とする電流流入・流出部が
設けられ、前記電流流入・流出部はハニカム担体のまわ
りに接合されたリングに接合されるとともに外筒の取付
穴を貫通して外部へ突出する棒状電極を有し、前記棒状
電極は前記外筒に対して絶縁部材とガスケット部材を介
して固定されていることを特徴とする自己発熱型触媒コ
ンバータを提供するものである。
または波板にスリット部を設けたことにより、従来のも
のに比較して高い電気抵抗を有する平板または波板を得
ることができる。従って、従来のように、平板や波板に
長い材料を必要としないため、ハニカム担体の熱容量が
極めて小さくなり,低電力でも短時間内に触媒の活性化
温度まで昇温させることが可能になる。
によって軸方向の熱伝導を極めて少なくすることができ
るので、昇温時の熱を触媒コンバータ内に蓄積させて、
昇温速度を迅速にさせることができる。そのため、投入
電力はこの蓄熱効果によっても少なくてすむ。
ング−ハニカム担体間の接合部、および各電極とリング
−ハニカム担体間の接合部、あるいはハニカム担体内部
の接合部を、ハニカム担体の同一の径方向断面内に設け
るのを避けて、中心軸の方向にそれらを相互にずらすこ
とにより、電極とリングの熱が直接ハニカム担体の接合
部に流れ込むのを防止し、ハニカム担体の接合部と同一
の径方向断面内の温度勾配を小さくすることができる。
そのため、ハニカム担体に発生する熱応力が非常に小さ
くなる。
3本以上とすることにより、径方向の振動を抑制するこ
とができる。さらにハニカム担体を収める外筒を+およ
び/または−の電極の数と同数に分割することにより、
外筒部材を電極の軸方向から容易に挿入することが可能
になり、組み付け時にハニカム担体に無理な応力が作用
するのを防止することができる。
耐久性に優れ、僅かな電力によって短時間内に昇温して
触媒を活性化させ、高い浄化性能を得ることができる自
己発熱型の触媒コンバータを提供することかできる。
図1は自己発熱型ハニカムフィルタに触媒を担持させた
自己発熱型ハニカム担体の斜視図である。第1実施例の
自己発熱型ハニカム担体1は、電流流入部である下流側
端部1aと、電流流出部である上流側端部1bを除いた
部分にスリットが形成された平板2と波板3とを重ね合
わせて渦巻き状に巻き上げたものである。また、この自
己発熱型ハニカム担体1には、上流側端部1bと下流側
端部1aとの間に通電可能なように、下流側端部1aに
は電源4とスイッチ5が接続されるとともに、上流側端
部1bがアースされている。
用される平板2に形成された平板スリット部2aの形状
を詳細に示す展開図である。第1実施例の平板スリット
部2aは、渦巻方向の長さをbとし、軸方向の長さをd
とする略矩形をなす複数個の開口部6が、渦巻方向ピッ
チ(b+c)の半分(b+c)/2だけ渦巻方向にずら
した位置関係に形成されているもので、幅fの上流側端
部1bと幅hの下流側端部1aとの間の幅gの部分に設
けられる。なお、この平板2の材質は、Crが18〜2
4wt%,Alが4.5〜5.5wt%,希土類金属
(REM)が0.01〜0.2wt%で、残部がFeか
らなるFe−Cr−Al組成よりなり、その板厚は、t
=0.03〜0.05の帯状をなしている。
れた平板スリット部2aと同一形状の波板スリット部3
aが形成され、さらに連続的に凹凸が形成されている。
おのように平板スリット部2aまたは波板スリット部3
aが多数の開口を有することことから、その部分がメッ
シュ状に見える。
造方法を図3を用いて説明する。第1実施例のハニカム
担体1は、先ず、図3に示すように、平板2に形成され
た平板スリット部2aに対して、波板3の波板スリット
部3aが相対向するように重ね合わせられて、その端部
を一対の半円柱状の巻き取り治具7a、7bによって挟
みこまれる。そして、この巻き取り治具7a、7bを中
心にして所定寸法まで巻回し、所定寸法に達したところ
で巻き取り治具7aおよび7bを取外す。その後、さら
に所定寸法まで巻回された後、平板2と波板3との両端
面における接触部分をレーザ溶接によって電気的に短絡
するよう溶接接合して、平板2と波板3とを接合させ
る。
で1〜10時間加熱して、金属表面にAlの酸化物を堆
積させ、平板2と波板3の接触部分の全面をAlの酸化
物によって接合させる。そしてこの構造物をγ−Al2
O3 を含有するスラリー中に含浸し、焼成するというウ
ォッシュコート工程を行う。その後、触媒金属、例えば
Pt,Phを溶解した水溶液中に含浸して再度焼結す
る。その結果、γ−Al 2 O3 と触媒物質とが付着し自
己発熱型ハニカム担体1を得ることができる。このよう
にして製造されたハニカム担体1はケーシングに収容さ
れ、このケーシングによって自動車の排気経路中に装着
される。
と、自己発熱型ハニカム担体1は、直径66mm,長さ
67mmの寸法を有する。また、平板2の平板スリット
部2aと波板3の波板スリット部3aは略同一の形状で
あって、図2に示す各部分の寸法を、f=11mm,h
=27.65mm,g=28.35mm,e=0.35
mm,b=45mm,c=5mmとしている。
状を有するFe−Cr−Al−REM製で板厚0.05
mmの平板2と、この平板2を波の高さ1.45mm,
波のピッチ4.75mmの波板材に加工した波板3とを
得る。そして、この平板2と波板3とを2枚重ね合わせ
て円形に巻回する。この自己発熱型ハニカム担体1をケ
ーシングに収容して排気経路中に取り付けた構成を図4
に示す。
下流側端部1a部分にはステンレス鋼製の上流側リング
8および下流側リング9がそれぞれレーザ溶接によって
接合される。そして、上流側リング8には、排気マニホ
ルド10に取り付けるためのフランジ11が溶接によっ
て接合されている。また、下流側リング9には、図4の
断面A−Aを示す図5から明らかなようにステンレス鋼
製の支持棒12(12a,12b,12c)が取り付け
られている。
的絶縁を保つためのセラミック製のガスケット14aお
よび14と、銅製のガスケット15aおよび15b、支
持棒12にネジ締めされるナット16とを用いて気密的
に固定されている。この自己発熱型ハニカム担体1のす
ぐ下流側には、断面がオーバル形状のケース17内にワ
イヤーネット18によって支持される容量1300cc
のセラミック製主モノリス触媒19を保持させてある。
なスリット形状を設けた場合、スリットを形成すること
によって残された箔部分b×eの一本が約1.7Ω程度
の抵抗値となり、全体として図6に示す等価回路のよう
になる。即ち、図6の各抵抗体がそれぞれ1.7Ω程度
で全体としては0.3Ω程度の高抵抗体を成立させるこ
とができる。
体1に、エンジン始動後直ちに10〜12Vで約30〜
40Aの電力を供給した時、約8sec(エンジンはア
イドリング状態)で自己発熱型ハニカム担体1は400
℃〜500℃まで加熱され、それによって触媒物質が活
性化してエンジンから排出される排ガスを浄化すること
ができる。
ム担体1では、平板2および波板3にスリットを設ける
ことによって、上流側端部1bと下流側端部1aとの間
に容易に高抵抗体を構成でき、従来のように抵抗値確保
のために金属箔を長く取る必要がないため、極めて低熱
容量のハニカム担体を実現することができる。従って低
電力によって短時間に昇温させることができ、触媒物質
を迅速に活性化することができる。
スリットが、自己発熱型ハニカム担体1の軸方向に、ス
リット間隔の位置を交互にスリットの長さの略半分の長
だけずらされているため、従来のスリットのない自己発
熱型ハニカム担体と比較して熱伝導を極めて小さくする
ことができる。
では、その比は約2.6×10-4倍となり、通電して昇
温させた時の熱は自己発熱型ハニカム担体1内に蓄熱さ
れやすくなっている。従って昇温開始後に触媒物質が活
性化温度に到達する箇所が早く発生し、この部分から触
媒反応熱を受けて他の部分が活性化されるため、投入電
力はこれによっても少なくてすむ。
トによって軸方向の熱伝導が極めて小さくなるため、通
電して昇温させた時の熱は自己発熱型ハニカム担体1内
に蓄熱されやすくなっている。したがって、昇温開始
後、従来の自己発熱型ハニカム担体に比較して短時間内
に触媒物質の活性化温度に到達する箇所が発生し、この
部分から始まった触媒反応熱を受けて全体が素早く昇温
して活性化されることになる。つまり、投入電力はこの
蓄熱効果によっても少なくてすむ。
に溶接させることができるので、熱負荷やエンジンの振
動に対して極めて強く、優れた耐久性を有する自己発熱
型ハニカム担体を実現することができる。また、本発明
の他の実施例として、自己発熱型ハニカム担体は、第1
実施例のように巻き上げないで、図7に示すように、平
板2と波板3とを概ね平坦な状態で交互に積層すること
によって形成したコンバータ21としてもよい。
己発熱型ハニカム担体は、排気ガス温を受けて早期に昇
温することができるように、排気マニホルドに極めて近
接して取り付けられるが、このような場所は自動車走行
中の高温の排気ガスやエンジン振動にさらされるため
に、非常に厳しい環境下であるともいえる。しかしなが
らこの自己発熱型ハニカム担体1の波板と平板とは機械
的に溶接接合されている上に、酸化熱処理工程によって
全面に渡って平板と波板とがAlの酸化物によって接合
されているので、熱負荷やエンジンの振動に対して極め
て強く、耐久性に問題を生じることはない。
のハニカムフィルタに触媒を担持させて自己発熱型のハ
ニカム担体を構成するだけでなく、担体を構成する平板
および波板にスリットを形成した点に特徴がある。しか
しながら、自己発熱型ハニカムフィルタを構成する平板
および波板の、触媒を担持させない部分にスリットを設
けた場合にも、十分な発熱を得ることのできる小型の自
己発熱型触媒コンバータを構成することができる。
の接合領域、およびハニカム担体と外周リングとの接合
領域について、詳細に説明する。第1実施例のハニカム
担体とそれに付随する部分の断面図を図8に示す。図8
は、ハニカム担体1の内部において、ろう付,レーザ溶
接,放電溶接等の手法を用いて選択的に接合される第1
領域23、第2領域24、第3領域25、第4領域26
を、それぞれ太い斜線の領域として示しており、また、
ハニカム担体−リング間において、ろう付、レーザ溶
接、放電溶接等の手法を用いて選択的に接合される第1
領域31および第2領域32を、それぞれ細い斜線の領
域として示している。
合部23〜26と、リング−ハニカム担体間の接合部3
1および32は、ハニカム担体の同一径方向断面にな
く、中心軸方向に上流側端部1bではmbだけ、下流側
端部1aではmaだけずらされている。具体的にいう
と、第1実施例においてはmb=2mm、ma=15m
mとなっている。このため、リングの熱が直接ハニカム
担体の接合部23〜26に流れ込まず、間隔mb、ma
だけ迂回しなければならない。そのため、ハニカム担体
の接合部と同一径方向断面のハニカム担体の内部の温度
勾配は小さく、ハニカム担体に発生する熱応力も非常に
小さくすることができる。しかも、これらの溶接間隔m
b、maを30mm以下に抑えることにより、ハニカム
担体接合部23〜26に作用する軸方向の熱応力をも抑
制できる。
は、図9に示されるハニカム担体の同一径方向断面にお
ける平板と波板の当接部33のうちの50%以上に設け
られている。そのため、ハニカム担体内部のセルの径方
向の変形が拘束されて径方向のヤング率が大きくなり、
ハニカム担体の径方向の振動に対して強い構造となって
いる。
aの両端k1およびk2から1mm以上10mm以内の
範囲に、ハニカム担体の接合部が少なくとも1箇所以上
設けられている。そのため、メッシュ状の部分の両端に
おけるハニカム担体の振動が抑制され、ハニカム担体の
構成が変化するメッシュ状のスリット部2a,3aと上
流側端部1bおよび下流側端部1aとの境界に、大きな
応力が働くのを防止している。
設けた接合部は、中心軸方向の異なる2箇所以上に設け
られている。第1実施例においては、上流側端部1b、
下流側端部1aに各2箇所設けられており、各接合部の
間隔は上流側端部1bにおいてnb=6mm、下流側端
部1aにおいてna=3mmとなっている。そのため、
ハニカム担体内部のセルの軸方向の変形が拘束されて軸
方向ヤング率が大きくなり、ハニカム担体の軸方向の振
動に対しても強い構造となっている。
31、32は、図10に示す如く、ハニカム担体とリン
グを横切る任意の断面上において、しかも部分的に設け
られている。接合部を任意の或る断面上に設けることに
より、接合工程の自動化を容易にし、接合部を部分的に
設けることによりリング−ハニカム担体間の周方向熱応
力を緩和している。また、接合部を蛇行させないため、
ハニカム担体の平板および波板の接合部と、リング−ハ
ニカム担体間の接合部との位置決めを容易にすることが
でき、さらに接合工程の自動化を容易にすることができ
る。
31、32は、上流側端部1b、下流側端部1aにおい
てそれぞれ中心軸方向の異なる位置に31b1、31b
2、32a1、32a2が、それぞれ同一の径方向断面
上にあるように設けられている。ハニカム担体への通電
時に電流は+電極12(支持棒)、下流側リング9、後
板接合部32、ハニカム担体1、前板接合部31、上流
側リング8、−電極22の順に流れるが、リング−ハニ
カム担体間の接合部を中心軸方向の異なる2箇所に設け
て接合面積を増加させることにより、接合部31、32
に流れる電流を分散させて、接合部のハニカム担体温度
が異常に上昇するのを防止している。また、リングとハ
ニカム担体間の接合面積を増加させることにより、リン
グ−ハニカム担体間に発生する応力も低減する。更に、
各接合部を同一の径方向断面上に設けることにより、接
合作業の自動化を容易にしている。
明する。図8に示される如く、電極22、電極(支持
棒)12と、リング−ハニカム担体間の接合部31、3
2は、ハニカム担体の同一径方向断面になく、中心軸方
向に上流側端部1bではpb、下流側端部1aではpa
だけずらされている。第1実施例においては、具体的
に、pb=1mm、pa=6mmとなっている。このた
め、電極の熱が直接ハニカム担体の接合部23〜26に
流れ込むことがなく、間隔pb+mb、pa+maだけ
迂回しなければならない。そのため、ハニカム担体接合
部と同一径方向断面のハニカム担体内温度勾配は小さ
く、ハニカム担体に発生する熱応力も非常に小さくする
ことができる。
合部と、同一径方向断面に設けないで、中心軸方向にず
らせることが望ましい。第1実施例においては、具体的
に、下流側端部1aにおいてqa=2mmだけずらされ
ている。これにより、ハニカム担体の冷却時に、ハニカ
ム担体の接合部25、26のまわりの下流側リング9の
熱が維持されるのを防ぎ、ハニカム担体の接合部の熱応
力を抑制することができる。
部1bにおいてハニカム担体の中心点Oと電極22とを
結ぶ放射状の直線r上には、リング−ハニカム担体間の
接合部31を設けない。下流側端部1aについても同様
である。これにより、ハニカム担体の冷却時に高温とな
る電極22、12まわりの上流側リング8、下流側リン
グ9には、リング−ハニカム担体間接合部がないので、
耐久性の面から非常に有利となる。
いて、詳細に説明する。図4および図5に示されている
ように、ハニカム担体1は前後のリング8、9を介して
それぞれ3本の電極12a、12b、12c、22a、
22b、22cによって支持されている。しかも、各リ
ングに設けられる電極は、周方向に均等に配置されてい
る。
いるように、2本の電極によりハニカム担体を支持する
場合、外筒に対してハニカム担体の位置は一義的に決ま
らないので製作上の困難があった。しかし、図5に示さ
れているように、3本以上の電極(支持棒)12a、1
2b、12cによって支持した場合、ハニカム担体1の
位置は一義的に決まるので製作が容易になる。また、そ
れによって径方向の振動を抑制する耐振効果も生じる。
さらに、電極を周方向に均等に配置することによって、
径方向の熱応力を均等に分散してハニカム担体の変形を
防止することができる。また、電極の数を奇数にするこ
とにより、それぞれの対向する位置に電極が存在しなく
なるので、ハニカム担体の径方向の変形が拘束されない
ため、径方向の熱応力を低減することができる。
aは、他の電極用の支持棒12b,12cよりも長くな
っている。そのため、+電極の支持棒12aから通電用
の配線を取り出し易くなるので、電極部と配線部のコネ
クタ部の構造が簡単になる。言うまでもなく、−電極用
のボルトの1本を他の電極用のボルトより長くした場合
も同様である。
地する側の電極用のボルト(−電極ボルト)22は、接
地しない側の支持棒であるボルト(+電極ボルト)12
よりも細くなっている。また、この電極ボルトは、上流
側の外筒およびフランジに接地してある。このように、
3本の電極に電流が分配されて1本当たりの電流密度が
低くなる接地側電極を小径化することにより、熱容量が
低減するとともに、ハニカム担体からの放熱経路を狭め
て、より一層の省電力や、早期昇温を可能にしている。
そして、ハニカム担体上流側の電極を前述のような構成
とすることによって排気熱の有効利用が可能になる。
て、詳細に説明する。図12に示される如く、ハニカム
担体を収納する外筒13は、+および−の電極の数と同
数に、しかも周方向に均等に分割されており、それぞれ
の外筒部材には+,−電極を通す穴(33a、33b)
が、それぞれ2個設けられている。そのため、同一の外
筒部材13a、13b、13cを電極の軸方向に容易に
挿入することができ、組み付ける時にハニカム担体に無
理な力が作用することもない。また、外筒に設けられた
穴によってハニカム担体1の位置決めが容易に行うこと
ができるので組付性が良い。
a、33b)は、外筒の分割線34〜36上を避けて形
成されている。そのため、外筒部材間の溶接と、電極−
外筒部材間の溶接を独立に行うことができ、外筒部材間
の溶接を先に行なうことによって、溶接時のハニカム担
体の変形を防止することができる。さらに、+,−の電
極12,22および外筒部材に設けられる2個の穴(3
3a、33b)は、外筒中心軸方向の略同一線上に配置
されており、組付時の位置決めが容易になっている。
担体1は熱応力に対する耐熱疲労性と耐振性とを兼ね備
えており、しかも自己発熱型触媒コンバータとして高い
浄化率を得ることが可能となる。
る工程、特に溶接方法を図13を用いて詳細に説明す
る。あらかじめ所定の寸法に切断された帯状の平板72
をロール状に巻いた2個のステンレス箔のうち、一方を
波板成形用の歯車77a及び77bに導いて波板73を
成形する。そして、成形された波板73を他方の平板7
2と重ね合わせて巻回していく。
とめることなく、ハニカム担体の軸方向の直角断面にお
ける対角線上の2方向より、一方は波板73の山部78
を、他方は波板の谷部79を、YAGレーザヘッドから
照射されるレーザにより隣接する平板72と接合する。
このレーザ溶接の位置は、平板72と波板73の接触部
において行う必要があるため位置検出を必要とする。そ
のため、この製造装置には、レーザ変位センサ81と渦
電流変位センサ82を配設している。そして、位置検出
を行うとともに、レーザ焦点距離を補正し、巻回と同時
に巻回工程を止めることなく巻きながら順次接合して行
く。
ッド80とメタルハニカム担体71とのギャップを検出
し、レーザヘッド80を移動させるための図示しないサ
ーボモータへ信号を送る。また、渦電流式変位センサ8
1は、波板73の山部78あるいは谷部79を検出し、
その検出信号をもとに、YAGレーザが照射されるよう
になっている。以上の制御によって、正確に平板72と
波板73とをレーザ溶接することができる。
近傍を示す説明図である。即ち、図14は軸方向に4点
のレーザ接合を行う場合のものである。この場合、4点
接合を可能とするためには、YAGレーザはハーフミラ
ー83によって4分割される。そして、分割されたそれ
ぞれがファイバケーブル84、レーザヘッド80を介し
て、接合する部分に照射される。
等、製法における他の工程については前述の例と同様の
方法によって行われる。図中76はメッシュ部、即ち平
板72と波板73の一部に形成されたスリット部を示
す。以上のように、レーザ光を分割することによって、
軸方向に、接合点数を容易に増加させることができる。
る。この実施例は第1実施例の場合とは異なるハニカム
担体の接合位置を有する点に特徴がある。即ち、第1実
施例では、ハニカム担体の同一の径方向断面に設けられ
たハニカム担体の各接合部が、リング−ハニカム担体間
の接合部よりも上流側に位置する自己発熱型触媒コンバ
ータについて述べたが、第2実施例は、隣接する2つの
同一径方向断面に設けられたハニカム担体の接合部の中
間位置に、リング−ハニカム担体間の接合部を設けた自
己発熱型触媒コンバータであって、この点を図15およ
び図16を用いて詳細に説明する。
る部分の断面図を図15に示す。第2実施例では、ハニ
カム担体41の後板41aの溶接位置が第1実施例と異
なっている。図15は、ハニカム担体41の内部におい
てろう付やレーザ溶接、放電溶接等の手法を用いて選択
的に接合された、それぞれ太い斜線によって示される第
3領域45、第4領域46と、ハニカム担体−リング間
においてろう付やレーザ溶接、放電溶接等の手法を用い
て選択的に接合された、細い斜線によって示される第2
領域47とを示している。
体の接合部45、46と、リング−ハニカム担体間の接
合部47は、ハニカム担体の同一径方向断面になく、中
心軸方向に下流側端部41aではmaだけずらされてい
る。第2実施例においては具体的に、ma=10mmと
なっている。このため、リング49の熱が直接にハニカ
ム担体の接合部45、46に流れ込むことがなく、熱は
間隔maだけ迂回して流れる。そのためハニカム担体の
接合部と同一径方向断面におけるハニカム担体内の温度
勾配は小さくなり、ハニカム担体に発生する熱応力も非
常に小さくすることができる。しかも、これらの溶接間
隔maを30mm以下に抑えることにより、ハニカム担
体の接合部45、46に作用する軸方向熱応力をも抑制
することができる。
6は、図9に示されているようなハニカム担体の同一径
方向断面における平板と波板との当接部33の50%以
上に設けられている。そのため、ハニカム担体内のセル
の径方向の変形が拘束されて径方向ヤング率が大きくな
り、ハニカム担体の径方向の振動に対して強い構造とな
っている。
に形成された接合部は、中心軸方向の異なる2箇所以上
に設けられている。第2実施例においても、下流側端部
41aに2箇所設けられており、接合部の間隔はna=
23mmとなっている。そのため、ハニカム担体内のセ
ルの軸方向の変形が拘束されて軸方向ヤング率が大きく
なり、ハニカム担体の軸方向の振動に対しても強い構造
となっている。
47は、図16に示すように、ハニカム担体とリングを
横切る任意の断面上、しかも部分的に設けられている。
接合部を任意の或る断面上に設けることによって接合工
程の自動化を容易にし、接合部を部分的に設けることに
よってリング−ハニカム担体間の円周方向の熱応力を緩
和している。
47は、下流側端部41aにおいてそれぞれ中心軸方向
位置の異なる2箇所に47a1および47a2のよう
に、それぞれ同一の断面上に設けられている。ハニカム
担体への通電時に、電流は+電極42、下流側リング4
9、下流側端部の接合部47、ハニカム担体41、更に
上流側端部の接合部、上流側リング、−電極の順に流れ
るが、リング−ハニカム担体間の接合部を中心軸方向の
異なる2箇所に設けて接合面積を増加させることによ
り、接合部47に流れる電流が分散して、接合部のハニ
カム担体の温度が異常に上昇するのを防止している。ま
た、リングとハニカム担体間の接合面積を稼ぐことによ
り、リング−ハニカム担体間に発生する応力も低減して
いる。また、各接合部を同一の径方向断面に設けること
により接合工程の自動化を容易にしている。
明する。図15に示される如く、+電極42と、リング
−ハニカム担体間の接合部47は、ハニカム担体の同一
径方向断面になく、下流側端部41aにおいて中心軸方
向にpaだけずらされている。具体的に第2実施例にお
いてはpa=2mmとなっている。このため、+電極の
熱が直接にハニカム担体の接合部45,46に流れ込む
ことがなく、熱は間隔pa+maだけ迂回して流れる。
その結果、ハニカム担体の接合部と同一径方向断面のハ
ニカム担体内の温度勾配は小さくなり、ハニカム担体に
発生する熱応力も非常に小さくすることができる。
合部と同一の径方向断面には設けないで、中心軸方向に
ずらして設けることが望ましい。第2実施例において
は、下流側端部41aにてqa=2mmだけずらされて
いる。これにより、ハニカム担体の冷却時にハニカム担
体の接合部45,46のまわりの下流側リング49に熱
が維持されるのを防ぎ、ハニカム担体の接合部に発生す
る熱応力を抑制することができる。
るのと同様に、第2実施例の下流側端部41aにおいて
もハニカム担体の中心点と電極42とを結ぶ放射方向の
直線上にはリング−ハニカム担体間の接合部47を設け
ない。これにより、ハニカム担体の冷却時に高温となる
電極42まわりの下流側リング49にはリング−ハニカ
ム担体間の接合部が設けられていないので、耐久性の面
からも非常に有利となる。
電極によるハニカム担体の支持やハニカム担体を収納す
る外筒について、また、ハニカム担体の内部の溶接方法
等については、第1実施例の場合と同様である。以上の
ように第2実施例においても、ハニカム担体が熱応力に
対する耐熱疲労性と耐振性とを兼ね備えており、しか
も、自己発熱型触媒コンバータとして高い浄化率を得る
ことが可能となる。
る。
ジンの排気経路中に配置した場合の断面図である。
る。
グ、および電極の接合状態を切断して示す斜視図であ
る。
ある。
グ、および電極の接合状態を示す斜視図である。
グ、および電極の接合状態を示す径方向の断面図であ
る。
斜視図である。
ある。
ある。
グ、および電極の接合状態を切断して示す斜視図であ
る。
グ、および電極の接合状態を示す斜視図である。
Claims (33)
- 【請求項1】 エンジンの排気経路中に配置される自己
発熱型金属製触媒コンバータにおいて、触媒物質を担持
しているハニカム担体が金属製の平板と波板とから構成
されており、前記平板および/または波板の少なくとも
一部には開口としてのスリット部が形成されていて、そ
れらの平板と波板を交互に積層および/または巻回して
形成された層間の一部が接合されており、前記平板およ
び/または波板のスリット部に対してハニカム担体の軸
方向に電流を流すことを可能とする電流流入・流出部が
設けられ、前記電流流入・流出部はハニカム担体のまわ
りに接合されたリングに接合されるとともに外筒の取付
穴を貫通して外部へ突出する棒状電極を有し、前記棒状
電極は前記外筒に対して絶縁部材とガスケット部材を介
して固定されていることを特徴とする自己発熱型触媒コ
ンバータ。 - 【請求項2】 請求項1記載の自己発熱型触媒コンバー
タにおいて、ハニカム担体の接合部と、リング−ハニカ
ム担体間の接合部は、ハニカム担体の同一の径方向断面
内に設けないで、中心軸方向にずらして設けられている
ことを特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項3】 請求項2記載の自己発熱型触媒コンバー
タにおいて、ハニカム担体の同一の径方向断面内に設け
られた接合部が、平板、波板当接部の50%以上を占め
ていることを特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項4】 請求項2または3のいずれかに記載の自
己発熱型触媒コンバータにおいて、ハニカム担体の同一
の径方向断面内の接合部が、中心軸方向の異なる2箇所
以上の位置に設けられていることを特徴とする自己発熱
型触媒コンバータ。 - 【請求項5】 請求項4記載の自己発熱型触媒コンバー
タにおいて、隣接するハニカム担体のそれぞれ同一の径
方向断面内に設けられた2箇所の接合部の間隔が2mm
以上であることを特徴とする自己発熱型触媒コンバー
タ。 - 【請求項6】 請求項2〜5のいずれかに記載の自己発
熱型触媒コンバータにおいて、ハニカム担体内部の接合
部と、リング−ハニカム担体間の接合部との間隔が、2
mm以上30mm以下であることを特徴とする自己発熱
型触媒コンバータ。 - 【請求項7】 請求項2〜6のいずれかに記載の自己発
熱型触媒コンバータにおいて、リング−ハニカム担体間
の接合部が、ハニカム担体とリングを横切る任意の断面
上に設けられていることを特徴とする自己発熱型触媒コ
ンバータ。 - 【請求項8】 請求項7記載の自己発熱型触媒コンバー
タにおいて、リング−ハニカム担体間の接合部が、リン
グ上に部分的に設けられていることを特徴とする自己発
熱型触媒コンバータ。 - 【請求項9】 請求項7または8のいずれかに記載の自
己発熱型触媒コンバータにおいて、リング−ハニカム担
体間の接合部が、中心軸方向の異なる2箇所以上の位置
に設けられることを特徴とする自己発熱型触媒コンバー
タ。 - 【請求項10】 請求項9記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、異なる2箇所以上のリング−ハニカム担
体間の接合部が、同一の径方向断面内に設けられること
を特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項11】 請求項2〜10のいずれかに記載の自
己発熱型触媒コンバータにおいて、ハニカム担体の接合
部がレーザビーム接合により設けられることを特徴とす
る自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項12】 請求項2〜11のいずれかに記載の自
己発熱型触媒コンバータにおいて、リング−ハニカム担
体間の接合部がレーザビーム接合により設けられること
を特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項13】 請求項1記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、電極が、リング−ハニカム担体間の接合
部と同一の径方向断面内を避けて、中心軸方向にずれた
位置に設けられていることを特徴とする自己発熱型触媒
コンバータ。 - 【請求項14】 請求項1記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、電極が、ハニカム担体の接合部と同一の
径方向断面内を避けて、中心軸方向にずれた位置に設け
られていることを特徴とする自己発熱型触媒コンバー
タ。 - 【請求項15】 請求項1記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、リング−ハニカム担体間の接合部が、ハ
ニカム担体の中心点と電極とを結ぶ放射方向の直線上を
避けて設けられていることを特徴とする自己発熱型触媒
コンバータ。 - 【請求項16】 請求項1記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、前後のリングがそれぞれ3本以上の棒状
電極によって支持されていることを特徴とする自己発熱
型触媒コンバータ。 - 【請求項17】 請求項16記載の自己発熱型触媒コン
バータにおいて、各リングを支える棒状電極が奇数本で
あることを特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項18】 請求項16または17のいずれかに記
載の自己発熱型触媒コンバータにおいて、各リングに設
けられる棒状電極が周方向に均等に配置されていること
を特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項19】 請求項16〜18のいずれかに記載の
自己発熱型触媒コンバータにおいて、+、−電極ボルト
の各1本が他の電極ボルトよりも長いことを特徴とする
自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項20】 請求項16〜18のいずれかに記載の
自己発熱型触媒コンバータにおいて、+電極ボルトの1
本が他の電極ボルトよりも長いことを特徴とする自己発
熱型触媒コンバータ。 - 【請求項21】 請求項16〜18のいずれかに記載の
自己発熱型触媒コンバータにおいて、−電極ボルトの1
本が他の電極ボルトよりも長いことを特徴とする自己発
熱型触媒コンバータ。 - 【請求項22】 請求項16〜21のいずれかに記載の
自己発熱型触媒コンバータにおいて、前後の棒状電極が
ハニカム担体の中心軸方向の略同一の径方向面上に設置
されていることを特徴とする自己発熱型触媒コンバー
タ。 - 【請求項23】 請求項16〜22のいずれかに記載の
自己発熱型触媒コンバータにおいて、外筒およびフラン
ジに電気的に接地する側の電極ボルトを、接地しない側
の電極ボルトよりも細くしたことを特徴とする自己発熱
型触媒コンバータ。 - 【請求項24】 請求項23記載の自己発熱型触媒コン
バータにおいて、上流側の電極ボルトを外筒およびフラ
ンジに接地したことを特徴とする自己発熱型触媒コンバ
ータ。 - 【請求項25】 請求項1記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、外筒が+および/または−電極の数と同
数に分割されていることを特徴とする自己発熱型触媒コ
ンバータ。 - 【請求項26】 請求項25記載の自己発熱型触媒コン
バータにおいて、外筒が周方向に均等に、複数個の部分
に分割されていることを特徴とする自己発熱型触媒コン
バータ。 - 【請求項27】 請求項25または26のいずれかに記
載の自己発熱型触媒コンバータにおいて、外筒部材に電
極を通す穴が設けられていることを特徴とする自己発熱
型触媒コンバータ。 - 【請求項28】 請求項27記載の自己発熱型触媒コン
バータにおいて、外筒の分割線を避けた位置に穴が設け
られていることを特徴とする自己発熱型触媒コンバー
タ。 - 【請求項29】 請求項27または28のいずれかに記
載の自己発熱型触媒コンバータにおいて、外筒部材には
+電極用および−電極用の2個の穴が設けられているこ
とを特徴とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項30】 請求項29記載の自己発熱型触媒コン
バータにおいて、外筒部材に設けられる2個の穴が、外
筒中心軸方向に略同一線上に配置されていることを特徴
とする自己発熱型触媒コンバータ。 - 【請求項31】 請求項2または3のいずれかに記載の
自己発熱型触媒コンバータにおいて、スリット部によっ
て形成されるメッシュの両端部から1mm以上10mm以内
の範囲に、ハニカム担体の接合部が少なくとも1箇所以
上設けられていることを特徴とする自己発熱型触媒コン
バータ。 - 【請求項32】 請求項6記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、軸方向に隣接する2つの径方向断面に設
けられたハニカム担体の接合部の中間部に、リング−ハ
ニカム担体間の接合部を設けたことを特徴とする自己発
熱型触媒コンバータ。 - 【請求項33】 請求項6記載の自己発熱型触媒コンバ
ータにおいて、ハニカム担体の同一の径方向断面内に設
けられたハニカム担体の接合部が、リング−ハニカム担
体間の接合部よりも上流側に位置していることを特徴と
する自己発熱型触媒コンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13583294A JP3651021B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 自己発熱型触媒コンバータ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13583294A JP3651021B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 自己発熱型触媒コンバータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH081011A true JPH081011A (ja) | 1996-01-09 |
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Family
ID=15160827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13583294A Expired - Fee Related JP3651021B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | 自己発熱型触媒コンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3651021B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6761980B2 (en) * | 2000-11-15 | 2004-07-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Metallic catalyst carrier |
JP2013198887A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-10-03 | Denso Corp | ハニカム構造体 |
JP5850858B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2016-02-03 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
CN114542247A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 潍柴动力股份有限公司 | Scr***和发动机 |
-
1994
- 1994-06-17 JP JP13583294A patent/JP3651021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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