JPH06254406A

JPH06254406A - 通電加熱用金属触媒担体

Info

Publication number: JPH06254406A
Application number: JP5042462A
Authority: JP
Inventors: Koji Yoshizaki; 康二吉▲崎▼; Toru Yoshinaga; 融吉永; Osamu Fujishiro; 修藤城
Original assignee: Nippon Soken Inc; Nippon Steel Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1994-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】通電加熱用金属触媒担体の端面発熱を向上す
る。【構成】金属箔の放電接合を行う領域部分の端面放電
接合前の軸方向長さを、放電接合を行わない領域部分の
軸方向長さより長く設定して、端面放電接合実施後の端
面を平坦化した。これによって、放電接合実施後におけ
る中間部の内外周部に対する突出が抑制され、電流を集
中でき、端面の昇温性が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電加熱用金属触媒担
体に関し、たとえば自動車用内燃機関の排気ガス浄化用
触媒の触媒担体に利用される。

【０００２】

【従来の技術】触媒担体を金属から構成し、それにアル
ミナをコートし、アルミナに触媒金属を担持させた触媒
は知られている。このような触媒は、たとえば速やかな
立上りが要求される自動車用スタート触媒で、エンジン
始動時に通電して発熱させるタイプのヒータ触媒に用い
ることができる。すなわち、エンジン始動時に金属触媒
担体に通電して電気的に発熱させ、スタート触媒を速や
かに活性化温度以上に昇温し、エンジン始動直後に多量
に排出されるＨＣ（未燃炭化水素）を低減させるのに有
効である。

【０００３】触媒を速やかに活性化するには、触媒を部
分的に通電加熱して活性化し、その部分の酸化発熱反応
の熱も利用してまわりの部分を加熱するのが有効であ
る。特願平３−３３８５５６号は、図６〜図７に示すよ
うに、金属製の波箔１と平箔２を重ねて中心電極３まわ
りに巻回し、巻回体を外筒４に収納し、中心電極３と外
筒４を電極とし、箔に通電して加熱する通電加熱用金属
触媒担体において、箔巻回体の内周部５と外周部６のみ
の軸方向端面を放電接合して箔間を電気的に短絡し、箔
巻回体の中間部７のみを抵抗加熱するようにして触媒担
体のヒートマスを小さくしたものを提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来触媒担体
には次の問題があった。すなわち、放電接合により触媒
担体の金属箔自体が溶融するため、図７に示すように箔
巻回体の内周部５および外周部６の軸方向長さが、非接
合部である中間部７の軸方向長さにくらべて短かくな
る。このため、内周部軸方向端面の放電接合部から中間
部の渦巻状巻回の箔を経て外周部軸方向端面の放電接合
部へと最短コースを通って電気が流れるときに、図７に
示すように、放電接合部と非接合部の接続部で電流路が
拡がることと、非接合部の軸方向突出によるヒートマス
の増大により、放電しない端面での発熱効率が悪くなる
という問題があった。また、図７のように非加熱部の軸
方向長さが短くなるため、排気抵抗が低下し、加熱部へ
の排ガス流量が減少するという問題もあった。

【０００５】本発明の目的は、金属箔を巻回し端面を部
分的に放電接合した通電加熱用金属触媒担体において、
放電接合部と非接合部との接続部近傍における電流路の
拡がりを抑制し発熱効率を上げることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の通電加熱用金属触媒担体は、次のものから成
る。すなわち、金属箔を多層に巻回し軸方向端面にて層
間を部分的に放電接合した通電加熱用金属触媒担体にお
いて、金属箔の放電接合を行う領域部分の放電接合前の
軸方向長さが、放電接合を行わない領域部分の軸方向長
さより長く設定されている通電加熱用金属触媒担体。

【０００７】

【作用】上記本発明の通電加熱用金属触媒担体では、放
電接合する領域の担体の放電接合前の軸方向長さが非放
電接合部の軸方向長さより長く設定されているので、放
電接合により放電接合する領域の担体の軸方向長さが短
かくなったときに非放電接合部の軸方向長さとほぼ同じ
長さになる。したがって、端面の凹部がなくなり、凹部
から凸部に移る部位での電流の拡がりもなくなって、発
熱効率が向上する。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の望ましい実施例を図１〜図
５を参照して説明する。図１に示すように、金属製（た
とえば、アルミ入りステンレス）の波箔１１と平箔１２
を、波箔１１と平箔１２の接触部で部分的に、レーザ溶
接などにより接合し、それを空気中または酸化雰囲気中
で焼成して、表面に酸化皮膜（金属箔中の成分のアルミ
が酸化してアルミナとなる）の電気絶縁皮膜を形成した
ヒータ箔を製作する。ただし、波箔１１および平箔１２
は、中心電極１３まわりに多層に巻回されたときに、巻
回体の内周部１５および外周部１６に対応する部分は、
巻回したときの軸方向長さが巻回体の中間部１７に対応
する部分の軸方向長さより、放電接合により溶融する部
分の長さだけ長く設定されている。したがって、各ヒー
タ箔は図１のように展開した状態で、長手方向両端部の
幅が長手方向中間部の幅にくらべて大に設定されてい
る。

【０００９】このヒータ箔を１本または複数本、端部に
て中心電極１３に、たとえばレーザ溶接により、接合す
る。接合溶融部は、表面の絶縁皮膜も溶融するので導電
性を有し、中心電極１３とヒータ箔とは電気的に導通さ
れる。ついで図３、図４に示すようにヒータ箔を多層に
巻回して外筒１４内に収納する。各ヒータ箔の他端は外
筒１４の外側から外筒１４とレーザ溶接接合され、外筒
１４に導通される。外筒１４は車両用内燃機関の排気管
の一部を構成する。中心電極１３は、図５に示すよう
に、Ｌ字状に曲って外筒１４を貫通し、絶縁体１８を介
して外筒１４に固定される。中心電極１３はバッテリに
接続されてプラスの電極を構成し、外筒１４は車体にア
ースされてマイナスの電極を構成する。

【００１０】中心電極１３まわりに巻回されたヒータ箔
を外筒１４と固定した後、巻回体の内周部１５および外
周部１６は、中間部１７を除いて、軸方向両端面のうち
少なくとも上流側端面（軸方向両端面でもよい）に、端
面放電接合が施こされ、層間が端面接合される。このよ
うな放電接合は巻回体をオイル等の液中に入れて、放電
電極を端面に対向してセットし、電極と巻回体端面間に
放電することによって行われる。

【００１１】巻回体の放電接合端部は若干溶融して、巻
回体の軸方向長さが放電施行前にくらべて溶融分短かく
なり、図２に示すように、非接合部の軸方向長さとほぼ
同じになる。箔の端部の溶融によりハニカムの通路断面
積は若干小になるが、多数の通路端が閉塞されることは
ない。放電接合によって溶融した部分は、ヒータ箔の絶
縁皮膜された部分も溶けるので電気的に導通性を有し、
電極化する。また、放電接合された内周部１５および外
周部１６は、熱歪や排気ガス圧力を受けても軸方向層間
ズレ（スコーピング）を起さない。

【００１２】端面放電接合後は、中間部１７のみが、抵
抗の大きい部分、すなわちヒータ部分を構成し、通電さ
れたときに中間部１７の互いに層間が絶縁されたヒータ
箔のみが加熱される。すなわち、ヒートマスが半径方向
に中間部１７のみに減少され、速やかな加熱上有利にな
る。また、内、外周部は端面が電極化されているので、
電流は最短コースを通るため中間部１７においても電極
に近い側の端面近傍に沿って電流の大部分が流れようと
し、軸方向にも加熱部が減少され、ヒートマスが減少さ
れる。

【００１３】金属触媒担体形成後、金属触媒担体にアル
ミナをコートする。金属箔成分にアルミニウムを入れて
おくことによりアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の金属担体への
付着性がよくなる。このアルミナに白金（Ｐｔ）をやロ
ジウム（Ｒｈ）などの触媒成分を担持させて触媒とす
る。

【００１４】つぎに作用を説明する。図２に示すよう
に、端面放電接合後は、内外周部１５、１６と中間部１
７との間には端面の凹凸がなく、平坦端面となってい
る。中心電極１３からの電流は主に抵抗の少ない内周部
端面放電接合部を通り、中間部１７のヒータ箔へと流
れ、そこから外周部端面放電接合部へと流れる。中間部
１７のヒータ箔には、波箔１１と平箔１２から成るヒー
タ箔の一つ一つに互いに並列に電流が流れるが、そのと
き、内外周部の放電接合側端部に対応する側の中間部端
面近傍を通って流れる。したがって、軸方向上流側端部
が主に加熱され、ヒートマスが小さくなって、速やかな
加熱上有利である。そして、上記の如く、上流側端部は
端面が平坦となっているので、従来の図７のような凹部
から凸部への移行部における電流の拡がりは生じない。
すなわち、図２の実施例では中間部１７の上流側端面に
電流が集中して流れ、昇温性が高い。

【００１５】排気ガスは内、外周部１５、１６を含み触
媒の全領域を通過するが、中心電極１３がある場合最も
排気ガス流量が多くなる部分は中間部１７である。そし
て、エンジン始動時、昇温する排気ガス熱によりこの中
間部１７の上流端部が最も早く昇温していく。この中間
部の上流端部を部分的に通電加熱することにより、該部
分を最も早く活性化温度以上にすることができる。いっ
たん活性化温度以上になると、その部分で排気ガス中の
ＨＣ（未燃炭化水素）の酸化が始まり、その発熱によっ
てその部分は益々加熱昇温される。そして、その部分の
熱は熱伝導と対流熱伝達により触媒の下流側へと伝わ
り、遂には触媒全域を活性化温度以上にする。エンジン
スタート直後の排気ガス浄化上は、最も多量の排気ガス
が流れる中間部分１７を最も早く活性化温度以上にする
ので、排気浄化上も有利である。とくにＨＣはエンジン
スタート直後に多量排出されるので、それを浄化できる
効果は大である。

【００１６】また、メタル箔の接合部は、メタル担体軸
方向に突出するため、放電接合の接合部位が自然と決ま
る（電極と担体のクリアランスが異なるため）ので、電
極側に特殊な工夫を必要とせずに接合部位を設定でき
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、放電接合を行う領域部
分の軸方向長さを放電接合を行わない領域部分のそれよ
り長く設定したので、放電接合後には触媒担体の端面の
中間部分の、内外周部に対する軸方向突出を抑制でき
る。その結果、通電時の触媒端面近傍における電流経路
の拡がりを抑えることができ、触媒半径方向中間部の端
面部を効果的に加熱でき、エンジン始動直後のＨＣ排出
を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る通電加熱用金属触媒担
体の端部放電接合前のヒータ箔の展開斜視図である。

【図２】本発明の一実施例に係る通電加熱用金属触媒担
体の端部放電接合後の部分概略断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る通電加熱用金属触媒担
体の外筒への組立途中の斜視図である。

【図４】本発明の一実施例に係る通電加熱用金属触媒担
体の正面図である。

【図５】図４の担体の断面図である。

【図６】従来の金属触媒担体の端面部分放電接合前の部
分斜視図である。

【図７】図６の担体を端面部分放電接合した後の部分断
面図である。

【符号の説明】

１１波箔１２平箔１３中心電極１４外筒１５内周部１６外周部１７中間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉永融愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者藤城修愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔を多層に巻回し軸方向端面にて層
間を部分的に放電接合した通電加熱用金属触媒担体にお
いて、金属箔の放電接合を行う領域部分の放電接合前の
軸方向長さが、放電接合を行わない領域部分の軸方向長
さより長く設定されていることを特徴とする通電加熱用
金属触媒担体。