DE4342652A1

DE4342652A1 - Honigwabenförmige Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE4342652A1
Application number: DE4342652A
Authority: DE
Inventors: Tomoharu Kondo; Masato Ogawa; Keiji Noda
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-12-15
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: US5664049A; US5533167A; JPH06285337A; GB2273637A; DE4342652B4; JP3506747B2; GB9325436D0; GB2273637B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine honigwabenför mige Heizeinrichtung, die als eine Vorheizeinrichtung zur Kon trolle der Automobil-Abgas-Emission oder als eine industrielle Heizeinrichtung verwendet werden kann. Die honigwabenförmige Heizeinrichtung kann als ein Bestandteil in einem katalyti schen Umwandler bzw. Umsetzer zur Kontrolle der Automobil-Ab gas-Emission verwendet werden.

Üblicherweise sind poröse, keramische Honigwaben-Strukturen als Trägermaterialien für eine Katalysatormaterial-Zusammen setzung zum Entfernen von beispielsweise Stickoxiden, Kohlen monoxid und Kohlenwasserstoffen im Abgas von Verbrennungsmoto ren von Autos verwendet worden. Kürzlich hat eine Honigwaben- Struktur, zusammengesetzt aus einem metallischen Material, Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da die metallische Honigwa ben-Struktur eine hohe mechanische Festigkeit und Wärmebestän digkeit aufweist. Die metallische Honigwaben-Struktur kann durch Brennen eines grünen Preßlings, der Metallpulver ent hält, hergestellt werden.

Da die Grenzwerte bei Abgas-Emissionskontrollen verschärft worden sind, hat es eine Nachfrage nach Heizeinrichtungen ge geben, die auf ein Verringern der Schadstoffe während des an fänglichen Motorbetriebs, wenn der Motor nicht warmgelaufen ist, eingestellt sind. Die Entfernung von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Stickoxiden ist besonders wichtig, während das Abgas kalt ist.

Wenn die Temperatur eines Abgases während des anfänglichen Mo torbetriebs niedrig ist, hat die Katalysatormaterial-Zusammen setzung eine niedrige Wirksamkeit beim Oxidieren von Kohlen wasserstoffen im Abgas. Die Konversionsrate von Kohlenwasser stoffen durch eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung beträgt beispielsweise 5% oder weniger, wenn das Abgas ungefähr 200°C hat, 50%, wenn das Abgas ungefähr 300°C hat und mindestens 95%, wenn das Abgas ungefähr 400°C hat. Darüber hinaus emittiert der Motor während des anfänglichen Betriebs eine große Menge Kohlenwasserstoffe verglichen mit der während des kontinuierlichen Betriebs emittierten. Daher ist bevorzugt das Abgas während des anfänglichen Motorbetriebs auf eine leicht erhöhte Temperatur über der, bei der die Katalysatorma terial-Zusammensetzung ausreichend aktiviert ist, um Schadstoffe aus dem Abgas zu entfernen, zu erhitzen.

Eine Anlage zur Kontrolle eines Motorabgases im Auto-Abgassy stem umfaßt im allgemeinen eine Vorheizeinrichtung und ein Hauptkatalysatorelement (z. B. einen Drei-Wege-Katalysator), und die Vorheizeinrichtung ist stromaufwärts des Hauptkataly satorelements bereitgestellt.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 295184/1991, die der U.S. Patentschrift Nr. 5 063 029 entspricht, beschreibt eine Heizeinrichtung vom widerstandeinstellenden Typ und einen ka talytischen Umwandler bzw. Umsetzer. Diese Heizeinrichtung vom widerstandeinstellenden Typ umfaßt eine elektrisch leitende Honigwaben-Struktur, mindestens zwei Elektroden in elektri schem Kontakt mit der Honigwaben-Struktur und Vorrichtungen zum Einstellen des elektrischen Widerstands der Honigwaben- Struktur. Die Vorrichtungen können ein Schlitz, der sich durch Durchgänge durch die Honigwaben-Struktur begrenzende Trenn wände erstreckt, sein. Eine Katalysatormaterial-Zusammenset zung kann auf Oberflächen der Trennwände aufgebracht sein.

In der Heizeinrichtung vom widerstandeinstellenden Typ kann dessen Wärmeerzeugung durch Einstellen des elektrischen Wider stands der Honigwaben-Struktur gesteuert werden. Die Heizein richtung erreicht vorzugsweise hohe Temperaturen in kurzer Zeit mit einer hohen Temperaturerhöhungsrate, wenn sie einer Nachaufheizung ausgesetzt ist (d. h. sie gleichzeitig mit dem Motorstart erhitzt wird).

Dennoch erfordert es noch immer eine etwas lange Zeit, die ganze Honigwaben-Struktur bis auf die sogenannte leicht er höhte Temperatur der Katalysatormaterial-Zusammensetzung zu erhitzen. Um die Aufheizdauer zu verringern, wurde versucht, das Volumen der Heizeinrichtung zu verkleinern, so daß die Wärmekapazität der Honigwaben-Struktur verringert wird; den noch war es schwierig, Kohlenwasserstoffe in einem Abgas wäh rend des anfänglichen Motorbetriebs zu behandeln, beispiels weise während einer Zeitdauer von ungefähr einer Minute vom Zeitpunkt des Motorstarts.

Bei der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß das vorste hend erwähnte Problem gelöst werden kann, indem man selektiv einen vorderen Bereich einer honigwabenförmigen Heizeinrich tung erhitzt, so daß eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung, die auf den vorderen Bereich aufgebracht ist, aktiviert wird. Im vorderen Bereich wird Wärme durch katalytische Reaktionen zur Umwandlung von Schadstoffen erzeugt, und die Wärme wird auf den anderen Bereich übertragen, wodurch die Zeit, um die Honigwaben-Struktur ganz aufzuheizen, reduziert wird.

Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Heizelement zur Erhitzung von durch dasselbe fließen der Flüssigkeit zur Verfügung gestellt, das umfaßt: eine Ho nigwaben-Struktur mit einer Außenfläche, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einschließlich einer Vielzahl von Durchgängen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben- Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchlässe vom vorderen Ende zum hinteren Ende fließt; und Vorrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwaben-Struk tur zur Erzeugung von Wärme; wobei mindestens ein Spalt zum Behindern des elektrischen Stroms sich durch die Trennwände vom hinteren Ende bis zum vorderen Ende erstreckt, das vordere Ende aber nicht erreicht, so daß, bei Anlegen eines elektri schen Stroms an die Honigwaben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur sich schneller als ein hinterer Be reich der Honigwaben-Struktur aufheizt.

Der mindestens eine Spalt erstreckt sich vorzugsweise bis zu einer vorderen Hälfte der Honigwaben-Struktur.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Honigwaben- Struktur ferner mindestens einen Schlitz, der sich durch die Trennwände zwischen vorderem und hinterem Ende erstreckt, ent halten, wobei der vordere Bereich frei von dem mindestens einen Spalt ist, und der hintere Bereich den mindestens einen Spalt enthält.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann sich der mindestens eine erste Spalt bis zu einem blinden Ende in einer vorderen Hälfte der Honigwaben-Struktur erstrecken, wo bei er das vordere Ende nicht erreicht; mindestens ein zweiter Spalt zum Behindern des elektrischen Stroms erstreckt sich durch die Trennwände vom vorderen Ende zum hinteren Ende über das blinde Ende des mindestens einen ersten Spalts hinaus, aber erreicht nicht das hintere Ende, wobei der mindestens eine zweite Spalt den mindestens einen ersten Spalt nicht schneidet; und der vordere Bereich der Honigwaben-Struktur, der einen Teil des mindestens einen ersten Spalts und einen Teil des mindestens einen zweiten Spalts enthält, heizt sich schneller auf als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struk tur, der frei von dem mindestens einen zweiten Spalt ist. Vor zugsweise enthält der mindestens eine erste Spalt einen zwei ten Schlitz.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Heizelement zur Erhitzung von durch dasselbe fließen der Flüssigkeit zur Verfügung gestellt, das enthält: Eine Ho nigwaben-Struktur mit einer Außenfläche, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende einschließlich einer Vielzahl von Durchgängen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben- Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchlässe vom vorderen Ende zum hinteren Ende fließt; und Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honigwaben-Struktur zur Erzeugung von Wärme; wobei das hintere Ende vertieft ist, so daß, bei Anlegen eines Stroms an die Honigwaben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur, der sich zwi schen der Vertiefung und dem vorderen Ende befindet, sich schneller als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struktur aufheizt.

Vorzugsweise umfassen die Vorrichtungen zum Anlegen von elek trischem Strom mindestens zwei Elektroden in elektrischem Kon takt mit der Honigwaben-Struktur. Die Honigwaben-Struktur kann ferner eine auf mindestens einen Teil der Trennwände der Ho nigwaben-Struktur aufgebrachte Katalysatormaterial-Zusammen setzung enthalten, wobei die Katalysatormaterial-Zusammenset zung ein wärmebeständiges anorganisches Oxid; und einen auf das anorganische Oxid aufgebrachten, katalytisch aktiven Be standteil, der ein Element enthält, ausgewählt aus Platin, Palladium, Rhodium und Iridium, enthält. Die Honigwaben-Struk tur kann durch Brennen eines grünen Preßlings, der ein Metall pulver enthält, hergestellt werden.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein katalytischer Umwandler bzw. Umsetzer für ein Mo torabgas zur Verfügung gestellt, der enthält: (A) ein Heizele ment, enthaltend: eine Honigwaben-Struktur mit einer Außenflä che, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einschließ lich einer Vielzahl von Durchgängen, die durch Trennwände be grenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben-Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchlässe vom vorderen Ende zum hinteren Ende fließt; und Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honigwaben-Struktur zur Erzeugung von Wärme; wobei min destens ein Spalt zum Behindern des elektrischen Stroms sich durch die Trennwände vom hinteren Ende bis zum vorderen Ende erstreckt, das vordere Ende aber nicht erreicht, so daß, bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwaben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur sich schneller als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struktur aufheizt; und (B) ein Katalysator-Element, das stromabwärts des Heizelements angeordnet ist, umfassend: eine monolithische Struktur mit ei ner zweiten Außenfläche und zwei Enden, einschließlich einer Vielzahl von zweiten Durchgängen, die durch zweite Trennwände begrenzt sind und sich in einer zweiten axialen Richtung der monolithischen Struktur zwischen den Enden erstrecken; und eine auf mindestens einen Teil der zweiten Trennwände der mo nolithischen Struktur aufgebrachte Katalysatormaterial- Zusammensetzung, wobei die Katalysatormaterial-Zusammensetzung ein wärmebeständiges anorganisches Oxid, und einen auf das an organische Oxid aufgebrachten, katalytisch aktiven Bestand teil, der ein Element enthält, ausgewählt aus Platin, Palla dium, Rhodium und Iridium, enthält.

Die Fig. 1(a), 1(b) und 1(c) zeigen eine Ausführungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1(a) ist eine Vorderansicht, Fig. 1(b) ist eine Seitenansicht; und Fig. 1(c) ist eine Unteransicht.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der honigwabenförmigen Heizeinrichtung von Fig. 1.

Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen eine herkömmliche honigwabenförmige Heizeinrichtung. Fig. 3(a) ist eine Vorderansicht und Fig. 3(b) ist eine Seitenansicht.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfüh rungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfüh rungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 6(a) und 6(b) zeigen eine weitere Ausführungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 6(a) ist eine Vorderansicht und Fig. 6(b) ist ein Querschnitt durch die Linie A-A′ in Fig. 6(a).

Die Fig. 7(a), 7(b) und 7(c) zeigen eine weitere Ausfüh rungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 7(a) ist eine Vorderansicht; Fig. 7(b) ist eine Seitenansicht; und Fig. 7(c) ist eine Unteransicht.

Die Fig. 8(a) und 8(b) zeigen eine weitere Ausführungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 8(a) ist eine Vorderansicht und Fig. 8(b) ist eine Seitenansicht;

Die Fig. 9(a) und 9(b) zeigen eine weitere Ausführungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 9(a) ist eine Vorderansicht und Fig. 9(b) ist eine Seitenansicht;

Wenn eine honigwabenförmige Heizeinrichtung in einem Abgassy stem eines Automotors gleichzeitig mit dem Motorstart erhitzt wird, erreicht die honigwabenförmige Heizeinrichtung vorzugs weise hohe Temperaturen in einer kurzen Zeit mit einer hohen Temperaturerhöhungsrate.

Wenn elektrischer Strom selektiv durch einen vorderen Bereich der Honigwaben-Struktur der honigwabenförmige Heizeinrichtung fließt, dann hat der vordere Bereich eine höhere Tem peraturerhöhungsrate als der übrige Bereich der Honigwaben- Struktur. Daher wird die Katalysatormaterial-Zusammensetzung im vorderen Bereich früher als im hinteren Bereich aktiviert; die in der katalytischen Reaktion erzeugte Wärme wird in den hinteren Bereich der Heizeinrichtung durch (1) Flüssigkeit, die durch die Durchlässe der Honigwaben-Struktur fließt, und (2) die Wärmeleitfähigkeit der Honigwaben-Struktur übertragen.

Für diesen Zweck hat die Honigwaben-Struktur mindestens einen Spalt, der sich von einem hinteren Ende der Honigwaben-Struk tur zu einem vorderen Ende erstreckt, das vordere Ende aber nicht erreicht. In der vorliegenden Beschreibung wird der Ab schluß solch eines Spalts, der das andere Ende der Honigwaben- Struktur nicht erreicht, "blindes Ende" genannt.

Die Honigwaben-Struktur hat Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honigwaben-Struktur zur Erzeugung von Wärme in der Honigwaben-Struktur. Ein Elektrodenpaar ist vorzugsweise auf einer Oberfläche der Außenfläche der Honigwa ben-Struktur angebracht.

Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen eine herkömmliche honigwaben förmige Heizeinrichtung. Eine Honigwaben-Struktur 30 enthält eine Vielzahl von Durchgängen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der Honigwaben-Struk tur erstrecken. Die Schlitze 32 zum Behindern des elektrischen Stroms erstrecken sich durch die Trennwände von einem vorderen Ende 36 bis zu einem hinteren Ende 37. Elektrischer Strom kann an die Honigwaben-Struktur 30 durch die Verbindungen 35 ange legt werden. Jeder der Schlitze 32 ist so dünn wie bis zu 10 Durchgänge, und vorzugsweise bis zu 5 Durchgänge. Flüssig keit kann durch einen breiten Schlitz, der eine größere Breite als 10 Durchgänge hat, durchfließen. Der Schlitz 32 kann so dünn wie 1 oder 2 Durchgänge sein.

Die Fig. 1(a), 1(b), 1(c) und 2 zeigen eine Ausführungsform der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Honigwaben-Struktur 10 enthält Schlitze 12, die sich durch Trennwände von einem vorderen Ende 16 bis zu einem hinteren Ende 17, ähnlich wie die in der herkömmlichen Honig waben-Struktur von den Fig. 3(a) und 3(b), erstrecken. Die Honigwaben-Struktur 10 enthält ferner Spalte 14, die sich durch die Trennwände von einem hinteren Ende 17 bis zu einem vorderen Ende 16 bis zu einem Abschluß 14d erstrecken. Die Spalte 14 erreichen jedoch nicht das vordere Ende 16. Flüssig keit kann durch die Honigwaben-Struktur von dem vorderen Ende 16 zu dem hinteren Ende 17 fließen.

Wenn elektrischer Strom an die Honigwaben-Struktur 10 durch die Verbindungen 15 angelegt wird, dann wird der elektrische Strom durch die Schlitze 12 in einem vorderen Bereich 13, der keine Spalte 14 enthält, behindert. Im Gegensatz wird der elektrische Strom durch die Schlitze 12 und Spalte 14 in einem hinteren Bereich, der Spalte 14 enthält, so behindert, daß eine elektrische Weglänge in dem hinteren Bereich länger wird. Als Ergebnis fließt mehr elektrischer Strom durch den vorderen Bereich 13 als durch den hinteren Bereich, wodurch mehr Wärme in dem vorderen Bereich 13 als in dem hinteren Bereich erzeugt wird. Folglich heizt sich der vordere Bereich 13, der frei von Spalten 14 ist, schneller auf als der hintere Bereich, der die Spalte 14 enthält.

Die Bereiche 13a sind ein Teil des vorderen Bereichs 13, und die Bereiche 13a heizen sich schneller auf als die übrigen Be reiche in dem vorderen Bereich 13. Jeder der Bereiche 13a be findet sich zwischen dem Abschluß 14d eines der Spalte 14 und dem vorderen Ende 16. Eine Breite von einer der Bereiche 13a, senkrecht zu der axialen Richtung der Honigwaben-Struktur 10, ist größer als eine Dicke des entsprechenden Spalts 14.

Es gibt keine Grenze für die Dicke des Spalts, so lange der Spalt elektrischen Stromfluß durch die Honigwaben-Struktur be hindert. Der Spalt enthält den Schlitz, der eine begrenzte Breite hat, und der Spalt kann eine größere Breite als der Schlitz haben. Der Spalt mit einer großen Breite kann mit ei ner Vertiefung oder einem Hohlraum, gebildet im hinteren Ende, überlappen.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 1(a), 1(b), 1(c) und 2 ist jeder der Spalte 14 so dünn wie Schlitz 12. Die Spalte 14 können jedoch größere Breiten als die Schlitze 12 haben.

Die Fig. 7(a), 7(b) und 7(c) zeigen beispielsweise eine weitere Ausführungsform, gemäß der jeder der Spalte 74, die sich von dem hinteren Ende zu den Abschlüssen 74d erstrecken, breiter ist als ein Schlitz 72, die sich von dem vorderen Ende 76 bis zu dem hinteren Ende 77 erstrecken. Die anderen Ele mente gemäß dieser Ausführungsform sind dieselben wie die ge mäß der Ausführungsform der Fig. 1(a), 1(b), 1(c) und 2.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 1(a), 1(b), 1(c) und 2 schneiden die Spalte 14 die Schlitze 12. Spalte müssen jedoch nicht Schlitze schneiden. Ob Spalte Schlitze schneiden oder nicht, der von Spalten freie vordere Bereich heizt sich schneller als der hintere, Schlitze enthaltende Bereich auf.

Die Fig. 8(a) und 8(b) zeigen eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die Spalte 84 die Schlitze 82 nicht schneiden. Bei Anlegen eines elektrischen Stroms an eine Honigwaben-Struktur 80 durch die Verbindungen 85, heizt sich ein vorderer, von Spalten 84 freier Bereich 83 schneller als ein hinterer Bereich, der die Schlitze enthält. Die Spalte 84 sind im wesentlichen parallel zu den Schlit zen 82.

Die Fig. 9(a) und 9(b) zeigen eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die Spalte 94 die Schlitze 92 nicht schneiden. Die Spalte 94 sind im wesentli chen parallel zu den Schlitzen 92.

Spalte können jeden Winkel mit Schlitzen bilden. Ein Spalt ist nicht darauf beschränkt, zu anderen Spalten parallel zu sein, und ein Spalt kann jeden Winkel mit den anderen Spalten bil den. Ein Spalt kann einen anderen Spalt schneiden. Ein Schlitz kann jeden Winkel mit anderen Schlitzen bilden. Vorzugsweise jedoch schneidet ein Schlitz keinen anderen Schlitz.

Der Abschluß 14d befindet sich vorzugsweise in einer vorderen Hälfte der Honigwaben-Struktur 10 und ferner vorzugsweise in einem vorderen Drittel der Honigwaben-Struktur, wobei sicher gestellt ist, daß der vordere Bereich 13 sich in einer Stirn fläche der Honigwaben-Struktur befindet.

In Fig. 5 hat eine Honigwaben-Struktur 50 keine Schlitze zwi schen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende. Die Honigwaben- Struktur 50 hat Spalte 54, die sich vom hinteren Ende bis zum vorderen Ende 56 erstrecken. Die Spalte 54 erreichen jedoch nicht das vordere Ende 56. Bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwaben-Struktur 50 heizt sich ein vorderer Bereich 53, der keine Spalte 54 enthält, schneller auf als ein hinterer Bereich, der Spalte 54 zum Behindern des elektrischen Stroms enthält.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der honigwabenför mige Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Spalte 44 erstrecken dich von dem hinteren Ende der Honigwa ben-Struktur bis zu den Abschlüssen 44d zum vorderen Ende hin aus. Die Spalte 42 erstrecken sich vom vorderen Ende zum hin teren Ende über die blinden Enden 44d der Spalte 44 hinaus aus. Die Spalte 42 erreichen jedoch nicht das hintere Ende. Mit anderen Worten sind, entlang der axialen Richtung der Ho nigwaben-Struktur 40, die Abschlüsse 44d dichter an dem vorde ren Ende als die Abschlüsse 42d.

Die Spalte 44 schneiden die Spalte 42 nicht. Gleichfalls schneidet keiner der Spalte 44 einen anderen Spalt 44, und keiner der Spalte 42 schneidet einen anderen Spalt 42. Einer der Spalte 44 kann jeden Winkel mit den anderen Spalten 44 bilden. Einer der Spalte 42 kann jeden Winkel mit den anderen Spalten 42 bilden.

Ein vorderer Bereich 43 in der Honigwaben-Struktur 40 beinhal tet einen Teil der Spalte 44 und einen Teil der Spalte 42. Bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwaben-Struktur 40 durch die Verbindungen 45 fließt elektrischer Strom durch den vorderen Bereich 43 über die Abschlüsse 42d der Spalte 42 und der Abschlüsse 44d der Spalten 44, so daß der vordere Be reich 43 sich schneller als ein hinterer, von Spalten 42 freier Bereich aufheizt.

Der vordere Bereich 43 befindet sich vorzugsweise dichter an dem vorderen Ende als an dem hinteren Ende der Honigwaben- Struktur. Die Abschlüsse 44d befinden sich vorzugsweise in ei ner vorderen Hälfte der Honigwaben-Struktur.

Die Fig. 6(a) und 6(b) zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schlitze 62 erstrecken sich durch Trennwände von einem vorderen Ende 66 bis zu einem hin teren Ende 67 einer Honigwaben-Struktur 60 aus. Das hintere Ende 67 ist vertieft, um elektrischen Strom zu behindern. Die Vertiefung bei Aushöhlung 64 ist kein Durchgangsloch, und die Vertiefung 64 erreicht nicht das vordere Ende 66.

Bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwaben-Struk tur 60 heizt sich ein vorderer Bereich 63, der sich zwischen der Vertiefung 64 und dem vorderen Ende 66 befindet, schneller auf als andere Bereiche der Honigwaben-Struktur, z. B. ein hinterer Bereich. Der hintere Bereich kann sich auf einen Be reich, der die Vertiefung 64 in transversalen Richtungen um rundet, beziehen.

In den Fig. 6(a) und 6(b) hat die Vertiefung 64 eine zylin drische Form. Die Form der Vertiefung ist jedoch nicht einge schränkt und die Form kann eine mehreckige Säule, eine koni sche Form, ein Kasten, eine Halbkugel, ein Paraboloid usw. sein.

Die Vertiefung 64 befindet sich in einem Zentrum des hinteren Ende 67. Ein Lage der Vertiefung ist jedoch nicht einge schränkt, und eine Umfangslinie im hinteren Ende 67 kann ver tieft sein.

Eine Anzahl an Vertiefungen ist nicht begrenzt. Eine Vielzahl von Vertiefungen kann im hinteren Ende 67 in zufälliger Anord nung vorliegen.

Die Honigwaben-Struktur der honigwabenförmige Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erklärt. Die Honigwaben-Struktur kann jede Form haben, z. B. eine zylindri sche Form oder eine Kastenform.

Gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Honigwaben- Struktur auf eine Einteilchen-Struktur mit einer Vielzahl von Durchlässen, die durch Trennwände begrenzt sind. Die Durch gänge können unterschiedliche Formen in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung haben. Die Zellenformen umfas sen einen Kreis, ein Vieleck wie ein Viereck und ein Sechseck, eine gerippte Form und dergleichen. Die Durchlässe haben vor zugsweise eine Zelldichte von beispielsweise 6 bis 1500 Zel len/in² (0,9 bis 233 Zellen/cm²). Die Trennwände haben vor zugsweise eine Dicke von 50 bis 2000 µm.

Die Honigwaben-Struktur kann porös sein oder nicht. Die Poro sität ist nicht eingeschränkt. Eine Porosität bis zu 50% und günstigerweise bis zu 25% ist in Hinblick auf mechanische Fe stigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Honigwaben-Struktur bevorzugt. Wenn eine Katalysatormate rial-Zusammensetzung auf die Honigwaben-Struktur aufgebracht wird, beträgt die Porosität vorzugsweise 5% oder mehr in Hin blick auf die Haftfähigkeit der Katalysatormaterial-Schicht auf der Honigwaben-Struktur.

Die Honigwaben-Struktur kann ein Folientyp sein oder ein Typ, der hergestellt wird, indem man ein Materialpulver in einen grünen Preßling mit Honigwabenform extrudiert und den grünen Preßling sintert. Jeder der Typen kann geeigneterweise verwen det werden. Der letztere Typ einer Honigwaben-Struktur ist je doch bevorzugt, da er einfach bei niedrigen Kosten hergestellt wird.

Ein elektrischer Widerstand der honigwabenförmigen Heizein richtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zu einem ge wünschten Grad durch Spalte und Schlitze in der Honigwaben- Struktur kontrolliert werden. Der elektrische Widerstand kann beispielsweise erhöht werden, indem man eine Anzahl der Schlitze und Spalte vergrößert, so daß eine elektrische Weglänge in der Honigwaben-Struktur verlängert wird. Die Ho nigwaben-Struktur hat vorzugsweise einen elektrischen Wider stand im Bereich von 0,001 bis 0,5 Ω.

Auf Oberflächen der Durchlässe der Honigwaben-Struktur ist vorzugsweise eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung zur Ad sorption der schädlichen Substanzen im Automobilabgas oder zur Reaktion mit den schädlichen Substanzen aufgebracht. Die Kata lysatormaterial-Zusammensetzung kann ein Trägermaterial mit einem großen Oberflächeninhalt und einen darauf aufgetragenen, katalytisch aktiven Bestandteil umfassen. Trägermaterialien umfassen den γ-Al₂O₃-Typ, TiO₂-Typ, SiO₂-Al₂O₃-Typ und einen Perowskit-Typ. Beispiele für den katalytisch aktiven Bestand teil sind Edelmetalle wir Platin, Palladium, Rhodium und der gleichen und Nicht-Edelmetalle wie Kupfer, Kobalt und der gleichen. Eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung enthält vorzugsweise Teilchen von γ-Al₂O₃, als ein Trägermaterial, und es ist bevorzugt, daß Platin oder Palladium in einer Menge von 10 bis 100 g/ft³ (0,35 bis 3,5 kg/m³) auf die Teilchen aufge bracht wird.

Die Honigwaben-Struktur kann aus jedem Material, das elek trisch leitet und das Wärme erzeugen kann, wenn Elektrizität an die Honigwaben-Struktur angelegt wird, hergestellt werden. Das Material kann daher metallisch oder keramisch sein. Ein metallisches Material ist jedoch bevorzugt, da eine metalli sche Honigwaben-Struktur eine vorzüglichere mechanische Fe stigkeit aufweist. Beispiele für das Metall sind ein rost freier Stahl und Metalle mit Zusammensetzungen aus Fe-Cr-Al, Fe-Cr, Fe-Al, Fe-Ni, W-Co und Ni-Cr. Von diesen Metallen sind Fe-Cr-Al, Fe-Cr und Fe-Al aufgrund ihrer niedrigen Kosten und ihrer hohen Beständigkeit gegen Wärme, Oxidation und Korrosion vorzuziehen. Die Zusammensetzung der Honigwaben-Struktur kann eine solche, die in US-Patentanmeldung S. N. 07/767 889 be schrieben ist, sein.

Das Herstellungsverfahren einer Honigwaben-Struktur, die aus einem Metall hergestellt ist, wird wie folgt beschrieben.

Zunächst werden ein Eisenpulver, ein Aluminiumpulver, ein Chrompulver und/oder Pulver von Legierungen dieser Metalle zur Bildung einer Mischung mit der gewünschten Zusammensetzung vermischt. Nachfolgend wird die Mischung mit einem organischen Bindemittel (z. B. Methylcellulose oder Polyvinylalkohol) und Wasser unter Herstellung einer leicht formbaren Mischung ver mischt, und die leicht formbare Mischung wird durch eine Ex trudierdüse extrudiert, wobei man einen grünen Preßling mit einer gewünschten Honigwabenform erhält.

Wenn die Metallpulvermischung mit einem organischen Bindemit tel und Wasser vermischt wird, kann ein Oxidationsinhibitor wie Ölsäure oder dergleichen vor dem Hinzufügen von Wasser der Metallpulvermischung beigemischt werden. Alternativ können Me tallpulver zur Verstärkung der Oxidationsbeständigkeit vorher behandelt worden sein.

Als nächstes wird der grüne Preßling mit einer Honigwabenform in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 1000°C bis 1450°C unter Bildung einer Honigwa ben-Struktur gebrannt. Die Atmosphäre während des Brenn schritts enthält vorzugsweise Wasserstoff, so daß das organi sche Bindemittel zersetzt und entfernt wird, mit Eisen oder dergleichen als ein Katalysator, wodurch ein guter, gesinter ter Körper erhalten werden kann.

Brennen bei einer Temperatur niedriger als 1000°C sintert den grünen Preßling nicht. Andererseits verformt Brennen bei einer Temperatur höher als 1450°C die sich ergebende gesin terte Honigwaben-Struktur.

Vorzugsweise wird ein wärmebeständiges anorganisches Oxid wie Al₂O₃, Cr₂O₃, ZrO₂ oder dergleichen auf Oberflächen der Trenn wände der gesinterten Honigwaben-Struktur aufgetragen, um die Wärmebeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbe ständigkeit des Sinterkörpers zu verbessern. Das anorganische Oxid kann vorzugsweise durch eines der folgenden Verfahren auf Trennwände der Honigwaben-Struktur aufgetragen werden.

1) Der Sinterkörper mit einer Metall-Honigwaben-Struktur wird einer Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre bei ei ner Temperatur im Bereich von 700°C bis 1100°C unterzogen.
2) Oberflächen oder offene Poren der Trennwände werden mit einem Metall wie Aluminium oder dergleichen beschichtet, und dann wird der Sinterkörper einer Wärmebehandlung in einer oxi dierenden Atmosphäre bei einer Temperatur in einem Bereich von 700°C bis 1100°C unterzogen. Das Beschichten beinhaltet elektrolytisches Beschichten, Gasphasenbeschichten und ein PVD- oder CVD-Verfahren.
3) Die gesinterte Honigwaben-Struktur wird in ein geschmolze nes Metall wie geschmolzenes Aluminium oder dergleichen einge taucht, und dann wird die gesinterte Honigwaben-Struktur einer Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur in einem Bereich von 700 bis 1100°C unterzo gen.
4) Oberflächen der Trennwände der gesinterten Honigwaben- Struktur werden mit einer kolloiden Lösung, die ein geeignetes Metall wie Aluminium oder dergleichen enthält, beschichtet, und dann wird die gesinterte Honigwaben-Struktur einer Wärme behandlung in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Tempera tur in einem Bereich von 700°C bis 1100°C unterzogen.

Vorzugsweise wird die vorstehende Wärmebehandlung bei einer Temperatur in einem Bereich von 900°C bis 1100°C durchge führt.

Schlitze werden in der Honigwaben-Struktur so gebildet, daß Schlitze zwischen einem Elektrodenpaar zum Anlegen eines elek trischen Stroms an die Honigwaben-Struktur vorliegen.

Vorrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Stroms an die Ho nigwaben-Struktur, wie Elektroden oder dergleichen, werden an eine äußere Außenfläche der Honigwaben-Struktur angebracht oder an eine Innenseite der Honigwaben-Struktur durch Hartlö ten, Schweißen oder dergleichen, so daß die Elektroden in elektrischem Kontakt mit der Honigwaben-Struktur sind, dadurch wird eine honigwabenförmige Heizeinrichtung hergestellt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung leicht ersichtlich ist, werden zusätzliche Vorteile und Änderungen jemandem, der in diesem Fachgebiet erfahren ist, leicht einfallen. Die Erfin dung ist daher in ihren breiteren Ausführungsformen nicht auf die spezifischen Beispiele, wie gezeigt und beschrieben, be schränkt. Demgemäß können Abweichungen von den in dem Beispiel gezeigten Details bewirkt werden, ohne von dem Geist und Um fang des beschriebenen, allgemeinen erfinderischen Gedanken abzuweichen.

Beispiel

Ein Fe-Pulver, ein Cr-Al-Pulver (Al: 30 Gewichts-%), ein Fe- Al-Pulver (Al: 50 Gewichts-%), ein Fe-B-Pulver (B: 20 Ge wichts-%) und ein Y₂O₃-Pulver, alle mit einem durchschnittli chen Teilchendurchmesser von 44 µm oder weniger, wurden unter Herstellung einer Mischung mit einer Zusammensetzung von Fe- 12Cr-10Al-0,05B-0,5Y₂O₃ (Gewichts-%) vermischt. Diese Mischung wurde mit 4 Gramm Methylcellulose als einem organischen Binde mittel und einem Gramm Ölsäure als einem Oxidationsinhibitor auf 100 Gramm der Mischung unter Bildung einer leicht formba ren Masse vermischt. Die Masse wurde durch eine Extrudierdüse extrudiert, wobei man einen grünen Preßling einer Honigwaben- Struktur mit einer zylindrischen Form erhielt.

Der grüne Preßling wurde in der Luft bei 90°C 16 Stunden lang getrocknet und dann in einer Wasserstoffatmosphäre bei 1325°C 2 Stunden lang aufbewahrt, um den grünen Preßling zu sintern. Die gesinterte Honigwaben-Struktur wurde in der Luft bei 1150°C 30 Minuten lang wärmebehandelt. Die sich erge bende Honigwaben-Struktur hatte eine Porosität von bis zu 2%.

Die Honigwaben-Struktur hatte einen Außendurchmesser von 93 mm, eine Dicke von 38 mm, eine Dicke der Trennwände von 0,1 mm, eine quadratische Zellenform und eine Zellendichte von 500 Zellen pro Quadratinch (77,5 Zellen/cm²). Die Honigwaben struktur wurde mit einer Diamantsäge eingeschnitten unter Bil dung, wie in Fig. 1 gezeigt, von 7 Schlitzen 12 in der Honig waben-Struktur parallel zur axialen Richtung der Durchgänge, so daß eine Anzahl von Zellen zwischen zwei angrenzenden Schlitzen 12 sieben beträgt.

Vier Spalte 14, parallel zur axialen Richtung der Durchgänge werden an der Honigwaben-Struktur gebildet. Die Spalte 14 sind senkrecht zu den Schlitzen 12. Ein Abstand zwischen den Ab schlüssen 14d und dem vorderen Ende 16 beträgt 10 mm.

Ein γ-Al₂O₃-Pulver und ein CeO₂-Pulver wurden in einem Ge wichtsverhältnis von 70 : 30 vermischt. Die Mischung wurde mit Wasser und einer kleinen Menge Salpetersäure vermischt, nach folgend unter Herstellung einer Trägermaterial-Aufschlämmung naß zerkleinert. Die Honigwaben-Struktur mit Schlitzen und Spalten wurde in die Trägermaterial-Aufschlämmung eingetaucht unter Bildung einer aufgewaschenen Schicht ("washcoat layer") auf den Oberflächen der Trennwände. Die Honigwaben-Struktur wurde getrocknet und dann bei 500°C gebrannt, wobei die Trennwände mit einem Trägermaterial, bestehend aus Al₂O₃ und CeO₂, beschichtet wurden. Die sich ergebende Honigwaben-Struk tur wurde in eine wäßrige Lösung, die Chlorplatinsäure und Rhodiumnitrat enthielt, ungefähr 20 Minuten lang getaucht, so daß die katalytisch aktiven Bestandteile, aus Platin und Rho dium in einem molaren Verhältnis von 5 : 1 zusammengesetzt, auf das Trägermaterial, bestehend aus γ-Al₂O₃ und CeO₂, aufge bracht wurden. Eine gesamte aufgebrachte Menge von Platin und Rhodium der Honigwaben-Struktur beträgt 40 g/ft³ (1,413 kg/m³).

Als nächstes wurden zwei Elektroden- bzw. Kontaktstifte durch Schweißen an eine äußere Außenfläche der Honigwaben-Struktur 10, wie in Fig. 1 gezeigt, angebracht. Ein Metallstreifen wurde zur Bedeckung der Außenfläche und der ringförmigen Rän der der beiden Enden der Honigwaben-Struktur bereitgestellt, so daß Flüssigkeit durch die zentralen Teile durchfließen kann, wie in der U. S. Patentschrift Nr. 5 202 548 beschrie ben. Eine Keramikabdeckung wurde zwischen dem Metallstreifen und der Honigwaben-Struktur bereitgestellt. Die Honigwaben- Struktur hatte einen Durchmesser von 82 mm, um Flüssigkeit durchfließen zu lassen.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich wurde eine honigwabenförmige Heizeinrichtung mit derselben Form, demselben Volumen, Material usw. wie bei dem Beispiel, außer, daß die Honigwaben-Struktur des Ver gleichsbeispiel keinen Spalt 14 hat, hergestellt.

Haltbarkeitstest

Jede der honigwabenförmigen Heizeinrichtungen, die im Beispiel und im Vergleichsbeispiel hergestellt worden waren, wurden in einem Abgasrohr eines Motors, der auf einem Prüfstand montiert war, angeordnet. Stromabwärts der honigwabenförmigen Heizein richtung wurde ein kommerziell erhältliches Katalysatorelement mit einer zylindrischen Form eines Durchmessers von 3, 66 Inch (9,29 cm) und 1,3 l Volumen aufgestellt. Das Katalysatorele ment enthält eine monolithische Struktur und eine darauf auf gebrachte Katalysatormaterial-Zusammensetzung. Dann wurde 100 Stunden lang ein Haltbarkeitstest unter der Bedingung durchgeführt, daß ein Abgas in die honigwabenförmige Heizeinrichtung bei einer Temperatur von 850°C eingeleitet wurde gemäß einer Kraftstoffzufuhrunterbrechungsmethode, bei der die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor jede eine Minute vorübergehend unterbrochen wurde.

Test durch FTP (USA-Testzyklus)

Jede der honigwabenförmigen Heizeinrichtungen gemäß dem Bei spiel und dem Vergleichsbeispiel wurde an der Position einer Sammelleitung, die ungefähr 400 mm stromabwärts der Ausschub- bzw. Auslaßöffnung in einer Abgasanlage eines 2 000 ccm Motors liegt, aufgestellt. Eine Öffnung zum Einleiten von Neben- bzw. Zusatzluft wurde stromabwärts der honigwabenförmigen Heizein richtung eingerichtet. Stromabwärts der honigwabenförmigen Heizeinrichtung wurde ein Katalysatorelement, das dem vorste henden Haltbarkeitstest unterworfen worden war, bereitge stellt. Eine 12 Volt-Batterie wurde zum Anlegen elektrischen Stroms an die honigwabenförmige Heizeinrichtung aufgestellt.

Die Emission in Sammelbeutel wurde gemäß dem FTP (USA-Testzy klus) gemessen. Elektrischer Strom wurde mit der Batterie an die honigwabenförmige Heizeinrichtung 30 Sekunden lang vom Zeitpunkt des Motorstarts aus angelegt. Die elektrische Lei stung betrug 2 kW, und ein elektrischer Strom betrug ungefähr 260 Ampere. Ein elektrischer Widerstand betrug ungefähr 30 mΩ. Neben- bzw. Zusatzluft wurde 90 Sekunden lang vom Zeitpunkt des Motorstarts aus in das Abgassystem bei einer Rate von 160 Litern/min. eingeleitet.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

FTP Totalemission (g/ml)

In der honigwabenförmigen Heizeinrichtung mit einer Honigwa ben-Struktur mit Spalten wird, wenn elektrischer Strom an es angelegt wird, ein vorderer, von dem Spalt freier Bereich der Honigwaben-Struktur schneller aufgeheizt als ein hinterer Be reich, und der hintere Bereich der honigwabenförmigen Heizein richtung gemäß dem Beispiel wird schneller als der hintere Be reich der honigwabenförmigen Heizeinrichtung gemäß dem Ver gleichsbeispiel aufgeheizt.

Ein katalytischer Umwandler bzw. Umsetzer, der solch eine ho nigwabenförmige Heizeinrichtung als Vorheizeinrichtung ent hält, verbessert die Leistungsfähigkeit bei Entfernen schädli cher Substanzen (z. B. Stickoxide) in einem Abgas während des anfänglichen Betriebs des Motorstarts.

Zusammenfassend umfaßt eine honigwabenförmige Heizeinrichtung eine Honigwaben-Struktur mit einer Außenfläche, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einschließlich einer Vielzahl von Durchlässen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben- Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchgänge vom vorderen Ende zum hinteren Ende fließt; und eine Vorrich tung zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honigwaben- Struktur, um Wärme zu erzeugen; worin mindestens ein Spalt zum Behindern des elektrischen Stroms sich durch die Trennwände vom hinteren Ende bis zum vorderen Ende erstreckt, das vordere Ende aber nicht erreicht, so daß, bei Anlegen eines elektri schen Stroms an die Honigwaben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur sich schneller aufheizt als ein hinte rer Bereich der Honigwaben-Struktur, wodurch eine auf den vor deren Bereich aufgebrachte Katalysatormaterial-Zusammensetzung früher aktiviert wird. Ein Schlitz kann sich vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende erstrecken. Das hintere Ende kann ver tieft sein, so daß ein vorderer Bereich, der zwischen der Ver tiefung und dem vorderen Ende liegt, sich schneller als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struktur aufheizt. Ein kataly tischer Umwandler bzw. Umsetzer enthält: (A) die honigwaben förmige Heizeinrichtung; und (B) ein Katalysator-Element, das stromabwärts der honigwabenförmigen Heizeinrichtung angeordnet ist und umfaßt eine monolithische Struktur, enthaltend eine Vielzahl von Durchlässen, die durch Trennwände begrenzt sind; und eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung, die auf minde stens einen Teil der Trennwände der monolithischen Struktur aufgebracht ist, wobei die Katalysatormaterial-Zusammensetzung ein wärmebeständiges anorganisches Oxid; und einen auf das an organische Oxid aufgebrachten, katalytisch aktiven Bestand teil, der ein Element enthält, ausgewählt aus Platin, Palla dium, Rhodium und Iridium, enthält.

Claims

1. Heizelement zum Erhitzen von durch dieses Element fließen der Flüssigkeit, umfassend:
eine Honigwaben-Struktur mit einer Außenfläche, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einschließlich einer Vielzahl von Durchlässen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben- Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchgänge vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende fließt; und
Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honig waben-Struktur zur Erzeugung von Wärme;
wobei mindestens ein Spalt zum Behindern des elektrischen Stroms sich durch die Trennwände vom hinteren Ende bis zum vorderen Ende erstreckt, das vordere Ende aber nicht erreicht, so daß, bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwa ben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur sich schneller als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struk tur aufheizt.

2. Heizelement nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Spalt sich bis zu einer vorderen Hälfte der Honigwaben-Struk tur erstreckt.

3. Heizelement nach Anspruch 1, wobei die Honigwaben-Struktur ferner mindestens einen Schlitz enthält, der sich durch die Trennwände von dem vorderen Ende bis zu dem hinteren Ende er streckt, und wobei der vordere Bereich von dem mindestens einen Spalt frei ist, und der hintere Bereich den mindestens einen Spalt enthält.

4. Heizelement nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine er ste Spalt sich zu einem blinden Ende in einer vorderen Hälfte der Honigwaben-Struktur erstreckt und das vordere Ende nicht erreicht; mindestens ein zweiter Spalt zum Behindern des elek trischen Stroms sich durch die Trennwände vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende über das blinde Ende des mindestens einen ersten Spalts hinaus erstreckt, das hintere Ende aber nicht erreicht, wobei der mindestens eine zweite Spalt den mindestens einen ersten Spalt nicht schneidet; und der vordere Bereich der Honigwaben-Struktur, der einen Teil des mindestens einen ersten Spalts und einen Teil des mindestens einen zwei ten Spalts enthält, sich schneller aufheizt als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struktur, der von dem mindestens einen zweiten Spalt frei ist.

5. Heizelement nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine er ste Spalt einen zweiten Schlitz enthält.

6. Heizelement zum Erhitzen von durch dieses Element fließen der Flüssigkeit, umfassend:
eine Honigwaben-Struktur mit einer Außenfläche, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einschließlich einer Vielzahl von Durchlässen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben- Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchgänge vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende fließt; und
Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honig waben-Struktur zur Erzeugung von Wärme;
wobei das hintere Ende so vertieft ist, daß, bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwaben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur, der sich zwischen der Vertie fung und dem vorderen Ende befindet, sich schneller aufheizt, als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struktur.

7. Heizelement nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom mindestens zwei Elektroden in elektrischem Kontakt mit der Honigwaben-Struktur umfassen.

8. Heizelement nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Honigwaben- Struktur ferner eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung, auf gebracht auf mindestens einen Teil der Trennwände der Honigwa ben-Struktur, enthält, und die Katalysatormaterial-Zusammen setzung
ein wärmebeständiges anorganisches Oxid; und
einen auf das anorganische Oxid aufgebrachten, katalytisch ak tiven Bestandteil, der ein Element enthält, ausgewählt aus Platin, Palladium, Rhodium und Iridium, enthält.

9. Heizelement nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Honigwaben- Struktur durch Brennen eines grünen Preßlings, der ein Metall pulver enthält, hergestellt ist.

10. Katalytischer Umwandler bzw. Umsetzer für ein Motorabgas, umfassend:
A) ein Heizelement, enthaltend:
eine Honigwaben-Struktur mit einer Außenfläche, einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, einschließlich einer Vielzahl von Durchgängen, die durch Trennwände begrenzt sind und sich in einer axialen Richtung der elektrisch leitenden Honigwaben- Struktur erstrecken, wodurch Flüssigkeit durch die Durchlässe vom vorderen Ende bis zum hinteren Ende fließt; und
Vorrichtungen zum Anlegen von elektrischem Strom an die Honig waben-Struktur zur Erzeugung von Wärme;
wobei mindestens ein Spalt zum Behindern des elektrischen Stroms sich durch die Trennwände vom hinteren Ende bis zum vorderen Ende erstreckt, das vordere Ende aber nicht erreicht, so daß, bei Anlegen eines elektrischen Stroms an die Honigwa ben-Struktur, ein vorderer Bereich der Honigwaben-Struktur sich schneller als ein hinterer Bereich der Honigwaben-Struk tur aufheizt; und
B) ein Katalysatorelement, das stromabwärts des Heizelements angeordnet ist, umfassend:
eine monolithische Struktur mit einer zweiten Außenfläche und zwei Enden, einschließlich einer Vielzahl zweiter Durchlässe, die durch zweite Trennwände begrenzt sind und sich in einer zweiten axialen Richtung der monolithischen Struktur zwischen den Enden erstrecken; und
eine Katalysatormaterial-Zusammensetzung, aufgebracht auf min destens einen Teil der zweiten Trennwände der monolithischen Struktur, wobei die Katalysatormaterial-Zusammensetzung ein wärmebeständiges anorganisches Oxid; und
einen auf das anorganische Oxid aufgebrachten, katalytisch ak tiven Bestandteil, der ein Element enthält, ausgewählt aus Platin, Palladium, Rhodium und Iridium, enthält.