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JPH05269387A - 排気浄化用触媒コンバータ装置 - Google Patents

排気浄化用触媒コンバータ装置

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JPH05269387A
JPH05269387A JP4068755A JP6875592A JPH05269387A JP H05269387 A JPH05269387 A JP H05269387A JP 4068755 A JP4068755 A JP 4068755A JP 6875592 A JP6875592 A JP 6875592A JP H05269387 A JPH05269387 A JP H05269387A
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JP
Japan
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metal catalyst
metal
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exhaust gas
carrier
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JP4068755A
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Katsuhiro Shibata
勝弘 柴田
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
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    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ヒーター機能付排気浄化用触媒コンバータ装置
の信頼性を向上する。 【構成】金属製触媒担体3〜5に、金属製シェル2を貫
通して接続される電極部材6〜11の+側同士と−側同
士とが、夫々放熱板21,22を介して電気的に並列に
接続され、中央の電極部材7,9間に電力供給用のハー
ネスが接続される。これにより、電気的な接触不良防
止、電極部材7,9の温度上昇抑制によるハーネスの劣
化防止、金属製触媒担体のいずれかの通電が断たれても
他の金属製触媒担体が通電されることによるフェールセ
ーフ機能の向上を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気通路に
介装される排気浄化用触媒コンバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に介装されて排気中
のCO,HC,NOX 等の汚染物質を浄化する排気浄化
用触媒コンバータ装置は、所定の活性化温度にするまで
昇温した状態でないと充分な触媒作用を奏することがで
きず、例えば、機関の冷間始動直後等には、排気浄化性
能が充分なレベルに達するまでにある程度の時間が掛か
ってしまう。
【0003】このため、触媒を担持する触媒担体を電熱
ヒーター構造とすることが従来から考えられている。と
ころで、触媒担体として、近年、熱容量や圧力損失の点
で有利な金属製触媒担体を適用したものが考えられてい
る。この金属製触媒担体は金属板から構成されているた
め、この金属板自体を発熱抵抗体つまり電熱ヒータとし
て利用するようにした排気浄化用触媒コンバータ装置が
提案されている。
【0004】かかる触媒コンバータ装置では、金属製触
媒担体を通電させるための電極取付構造が必要となる。
従来の電極取付構造としては、特開昭48−54321
号公報に示されるようなものがある。このものでは、複
数枚の金属板を導電性を有した棒材の回りに渦巻き状に
固定し、その外側に+側の電極部材を取り付け、中心の
棒材を負電極としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の触媒コンバータ装置の電極取付構造においては、
電極部材と各金属板とが歪み等により接触不良になりや
すい構造であり、また、高温状態の金属製シェルから電
極に熱が伝わり、電極に接続されるハーネスが熱的に厳
しく酸化腐食を生じやすい状況となる。
【0006】また、1個の金属製触媒担体を正負一組の
電極部材を介して通電するだけであるから、当該通電が
断たれるような異常を来すと全く加熱が行われず、触媒
の活性化がなされないため、かかる点でも信頼性上問題
があった。本発明は、このような従来の問題点に鑑みな
されたもので、電極と金属製触媒担体とを確実に電気的
に接続できると共に、電極部分の放熱性も満たされ、か
つ、担体を複数化し、各々の担体の熱容量を減らし、各
々の担体に流れる電流を小さくすることで局所的に抵抗
が大きいところがあっても、発熱分布を均一化して局所
的発熱を抑え、耐久性を向上させることができる構造と
した排気浄化触媒コンバータ装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため本発明に係る排
気浄化用触媒コンバータ装置は、ヒーター機能を有する
複数の金属製触媒担体を金属製シェル内に備え、各金属
製触媒担体に接続した正負の電極部材を金属製シェル壁
を絶縁状態に貫通して突出させ、各正電極部材同士及び
負電極部材同士を夫々導電性材からなる放熱板を介して
各金属製触媒担体相互が電気的に並列接続されるように
連結した構造とした。
【0008】
【作用】かかる構成において、何れか一組の正負の電極
部材間に電圧を印加すると、放熱板を介して全ての金属
製触媒担体が通電されて発熱する。また、排気熱を受け
て高温となる金属製シェル壁から電極部材に熱が伝わる
が、放熱板を介して良好な放熱が行われるため、電極部
材の温度上昇が抑制される。
【0009】各金属製触媒担体は夫々の電極部材を介し
て並列に接続されているので、いずれかの金属製触媒担
体への通電系に異常を来しても、他の金属製触媒担体へ
の通電が確保される。
【0010】
【実施例】以下に本発明を図面に示された実施例に基づ
いて説明する。一実施例を示す図1において、図示しな
い内燃機関の排気通路に本発明に係る触媒コンバータ装
置1が介装される。前記触媒コンバータ装置1は、2分
割部材を締結して構成される金属製シェル2内に複数個
の金属製触媒担体3,4,5が排気流通方向に間隔を隔
てて配置されている。金属製触媒担体3,4,5は、触
媒を担持する波状の金属板と平板とを交互に積層して長
円状に巻回したものの両端をロー付けして構成されてい
る。尚、巻回した後に触媒を担持させてもよい。
【0011】これら金属製触媒担体3,4,5の断面長
円の短軸方向両側の外表面にフランジ部を接触させ、他
端部を金属製シェル2壁を貫通させて夫々+側電極部材
6,7,8及び−側電極部材9,10,11が装着され
ている。このうち、真中の金属製触媒担体4に装着され
る+側電極部材7及び−側電極部材10は金属製シェル
2からの突出量が他の電極部材より大きく、ハーネスが
接続されて直接電圧が印加されるターミナルとなってい
る。また、各電極部材6〜11の突出端部には、雄ねじ
が形成されている。
【0012】前記各金属製触媒担体3,4,5の外周面
と金属製シェル2の内周面との間には夫々電気絶縁材で
あって緩衝性を有する環状のマット部材12,13,1
4が介装されている。該マット部材の形成材料として
は、例えば、セラミックファイバー,加熱膨張材,有機
結合材等を混合したもので構成される。尚、金属製シェ
ル2の前記各電極部材6〜11を貫通させる孔は、電極
部材6〜11の径より大きな外径を有し、孔と電極部材
6〜11の隙間にもマット部材12,13,14が介在
されており、電極部材6〜11と金属製シェル2との電
気的な絶縁が保持されている。
【0013】そして、各電極部材6〜11の金属製シェ
ル2外表面から突出する部分に夫々環状の電気絶縁部材
15〜20を嵌挿し、その上から、+側の電極部材6,
7,8同士と、−側の電極部材9,10,11同士とに
夫々嵌挿して長板状の導電性放熱板21,22を装着
し、更にその上から各電極部材6〜11のネジ切り部分
にナット23〜28をねじ込んで各放熱板21,22を
+側の電極部材6,7,8及び−側の電極部材9,1
0,11に締結している。これにより、各金属製触媒担
体3〜5は、各電極部材6〜11及び放熱板21,22
を介して電気的に並列に接続される。
【0014】尚、かかる構成で、放熱板と金属製シェル
2とは電気絶縁部材15〜20を介して電気的に接続さ
れるが、絶縁をより確実なものとするため、放熱板2
1,22に対向する部分及びその外側周辺の金属製シェ
ル表面に電気絶縁材を層状に塗布したり、前記各電気絶
縁部材を連結して放熱板より大きめの板状に形成するよ
うな構成としてもよい。
【0015】次に、かかる構造を有した本発明に係る触
媒コンバータ装置の作用を説明する。+側の電極部材7
と−側の電極部材10との間に所定の電圧を印加する
と、当該電極部材7,10間に介在する金属製触媒担体
4と共に、放熱板21,22を介して電極部材6,9間
及び電極部材8,11間の金属製触媒担体3,5も通電
されて発熱する。尚、周知のように、発熱量は通電量と
各金属製触媒担体の抵抗値で決まる。
【0016】また、触媒担体を複数から構成し、各々の
担体の熱容量を減らし、各々の担体に流れる電流を小さ
くすることで、局所的に抵抗が大きいところがあっても
発熱を均一化して局所的発熱を抑え、担体の耐久性を向
上することができる。具体的に説明すると、図2 (A)
のように、抵抗値がRである単一の触媒担体41に電圧
0 を印加した場合の発熱量W0 は担体41に流れる電
流をI0 とすると、次式のように表される。
【0017】 W0 =V0 0 =I0 2 R=V0 2 /R・・・・ 次に、図2 (B) のように、各々の抵抗値がrである3
の触媒担体42,43,44 (3つの担体の触媒容量の
合計は前記担体41の触媒容量と同一とする)の電極を
同極同士結線し、その2つの結線部間に電圧V0 を印加
した場合の発熱量W1 は、結線部間を流れる電流をI1
とすると、次式のように表される。
【0018】 W1 =V0 1 =V0 2 /r・・・・・・・・ 担体41と担体42,43,44とは、同じ温度に昇温
させるとすると、図2(B) 形式のものでは熱容量は1
/3に減少するために1/3W0 =W1 となり、これに
,式を代入すると、 (1/3) ×V0 2 /R=V0 /r ∴r=3R ∴I0 =V0 /R I1 =V0 /r= (1/3) ×V0 /R= (1/3) ×
0 となり、各担体42,43,44に流れる電流I1 は担
体41に流れる電流I0の1/3となる。
【0019】これにより、内燃機関の始動直後から金属
製触媒担体3〜5に担持された触媒が加熱されて活性化
され、排気中の汚染物質 (CO,HC,NOx等) を酸
化,還元反応の促進により良好に浄化できる。そして、
本発明に係る構成の作用として、各電極部材6〜11と
金属製触媒担体3〜5との電気的な接続が、金属製触媒
担体3〜5の外表面にて広い接触面を有して行われるた
め、接触不良を良好に抑制できる。
【0020】また、各電極部材6〜8,9〜11が金属
製シェル2の外側に配設された放熱板21,22を介し
て接続されているため、金属製シェル2から各電極部材
6〜11に伝達される排気熱を、これら放熱板21,2
2を介して外気中に良好に放熱することができ、以て、
ハーネス (図示せず) が接続される電極部材7,9の温
度上昇が抑制されハーネスの酸化,腐食等の熱的劣化を
効果的に防止できる。
【0021】更に、複数の金属製触媒担体3〜5を設
け、電気的に並列接続したため、いずれかの金属製触媒
担体への通電が断たれるような異常が発生しても、他の
金属製触媒担体への通電はなされて、触媒の最小限の活
性化は確保されるので、フェールセーフ上も有利であ
る。尚、本実施例ではハーネスを中央の電極部材に接続
する構成としたため、端部の電極部材に接続する構成に
比較し、発熱分布を均等化できるので、局所的に発熱を
抑え、耐久性を向上することができると共に浄化性能を
高められる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極部材を金属製触媒担体の外表面にて広い接触面を有し
て行われるため、接触不良を良好に抑制でき、金属製シ
ェルから各電極部材伝達される排気熱を放熱板を介して
放熱することにより電極部材に接続されるハーネスの酸
化,腐食等の熱的劣化を効果的に防止でき、複数の金属
製触媒担体電気的に並列接続して設けたため、いずれか
の金属製触媒担体への通電が断たれるような異常が発生
しても、他の金属製触媒担体への通電はなされて、フェ
ールセーフ上も有利である等、種々の利点を備えるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A) は本発明の一実施例の縦断面図、 (B)
は (A) のA矢視図
【図2】 (A) 及び (B) は本発明の作用説明図
【符号の説明】
1 触媒コンバータ装置 2 金属製シェル 3〜5 金属製触媒担体 6〜11 電極部材 12〜14 マット部材 15〜20 電気絶縁部材 21,22 放熱板 23〜28 ナット 29,30 フランジ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気通路に介装され、触媒を担
    持する金属製触媒担体を通電して加熱することによりヒ
    ーター機能を持たせた排気浄化用触媒コンバータ装置に
    おいて、複数の金属製触媒担体をシェル内に備え、各金
    属製触媒担体に接続した正負の電極部材を金属製シェル
    壁を絶縁状態に貫通して突出させ、各正電極部材同士及
    び負電極部材同士を夫々導電性材からなる放熱板を介し
    て各金属製触媒担体相互が電気的に並列接続されるよう
    に連結した構造としたことを特徴とする排気浄化用触媒
    コンバータ装置。
JP4068755A 1992-03-26 1992-03-26 排気浄化用触媒コンバータ装置 Pending JPH05269387A (ja)

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