JP3145166B2 - 抵抗調節型ヒーター - Google Patents
抵抗調節型ヒーターInfo
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- JP3145166B2 JP3145166B2 JP02774592A JP2774592A JP3145166B2 JP 3145166 B2 JP3145166 B2 JP 3145166B2 JP 02774592 A JP02774592 A JP 02774592A JP 2774592 A JP2774592 A JP 2774592A JP 3145166 B2 JP3145166 B2 JP 3145166B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハニカム構造体からな
り、リブの一辺と平行方向にスリットを有する抵抗調節
型ヒーターに関する。
り、リブの一辺と平行方向にスリットを有する抵抗調節
型ヒーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、多孔質セラミックハニカム構
造体は、例えば自動車等の内燃機関から排出される排気
ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素を浄化する
ための触媒、触媒担体、あるいは微粒子除去用フィルタ
ーとして使用されている。このように多孔質セラミック
ハニカム構造体は上記の用途に極めて有用な物質として
認識され続けているが、近年になり過酷な条件下で、よ
り大きな機械的強度、耐熱性を示す物質の開発が望まれ
るようになってきた。
造体は、例えば自動車等の内燃機関から排出される排気
ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素を浄化する
ための触媒、触媒担体、あるいは微粒子除去用フィルタ
ーとして使用されている。このように多孔質セラミック
ハニカム構造体は上記の用途に極めて有用な物質として
認識され続けているが、近年になり過酷な条件下で、よ
り大きな機械的強度、耐熱性を示す物質の開発が望まれ
るようになってきた。
【０００３】これとは別に、排ガスの規制強化に伴な
い、コールドスタート時のエミッションを低減するヒー
ター等の開発も切望されている。このようなハニカム構
造体として、例えば、特公昭５８−２３１３８号公報に
は、フォイルタイプの金属ハニカム構造物が示されてい
る。このハニカム構造物は、平板を機械的に変形して波
形としこれを平板とともに巻き上げて金属基体としてい
るものである。そして、金属基体の表面を酸化処理して
酸化アルミニウム被膜を形成し、この被膜にアルミナ等
の高表面積酸化物を担持し、さらに貴金属等を含浸させ
て、自動車排ガス浄化用の触媒としているものである。
また実開昭６３−６７６０９号公報には、メタル担体に
アルミナをコートした電気通電可能なメタルモノリス触
媒をプレヒーターとして使用することが開示されてい
る。
い、コールドスタート時のエミッションを低減するヒー
ター等の開発も切望されている。このようなハニカム構
造体として、例えば、特公昭５８−２３１３８号公報に
は、フォイルタイプの金属ハニカム構造物が示されてい
る。このハニカム構造物は、平板を機械的に変形して波
形としこれを平板とともに巻き上げて金属基体としてい
るものである。そして、金属基体の表面を酸化処理して
酸化アルミニウム被膜を形成し、この被膜にアルミナ等
の高表面積酸化物を担持し、さらに貴金属等を含浸させ
て、自動車排ガス浄化用の触媒としているものである。
また実開昭６３−６７６０９号公報には、メタル担体に
アルミナをコートした電気通電可能なメタルモノリス触
媒をプレヒーターとして使用することが開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
５８−２３１３８号公報に記載のフォイルタイプの金属
ハニカム構造物においては、被膜を形成した金属基体の
多孔性が乏しいため触媒層との密着性が弱く、かつセラ
ミックたる触媒と金属製基体との熱膨張差により触媒が
剥離し易いという欠点がある。また運転サイクル中に、
メタル−メタル接合部が剥離しガス流れ方向に凸部に変
形するというテレスコープ現象が発生し易く、運転上重
大な支障となる場合があり、さらにフォイルタイプの金
属ハニカム製造ではフォイルの圧延歩留が低く、製造コ
ストが高くなるという問題がある。また実開昭６３−６
７６０９号公報のプレヒーターも特公昭５８−２３１３
８号公報と同様に、アルミナとメタル担体との熱膨張差
等により触媒が剥離し易いという欠点があると同時に、
運転中に金属基体のメタル−メタル接合部が剥離し、絶
縁部ができて電流ムラが生じ、不均一な発熱を生ずると
いう問題がある。
５８−２３１３８号公報に記載のフォイルタイプの金属
ハニカム構造物においては、被膜を形成した金属基体の
多孔性が乏しいため触媒層との密着性が弱く、かつセラ
ミックたる触媒と金属製基体との熱膨張差により触媒が
剥離し易いという欠点がある。また運転サイクル中に、
メタル−メタル接合部が剥離しガス流れ方向に凸部に変
形するというテレスコープ現象が発生し易く、運転上重
大な支障となる場合があり、さらにフォイルタイプの金
属ハニカム製造ではフォイルの圧延歩留が低く、製造コ
ストが高くなるという問題がある。また実開昭６３−６
７６０９号公報のプレヒーターも特公昭５８−２３１３
８号公報と同様に、アルミナとメタル担体との熱膨張差
等により触媒が剥離し易いという欠点があると同時に、
運転中に金属基体のメタル−メタル接合部が剥離し、絶
縁部ができて電流ムラが生じ、不均一な発熱を生ずると
いう問題がある。
【０００５】また、実開昭６３−６７６０９号公報のプ
レヒーターは、単にフォイルタイプのメタルハニカム構
造体の内周から外周へ通電し発熱させるものであって、
その抵抗が調整されておらず（即ち、材質、寸法、リブ
厚で規定されるのみで、所望の抵抗が調節されていな
い）、昇温特性が不十分であるばかりでなく、内周部に
電極を設けているため、中心部が触媒として作用せず、
しかも圧力損失の原因となるという問題がある。更に、
ガス流によって電極が脱離し易くなるという欠点があ
る。
レヒーターは、単にフォイルタイプのメタルハニカム構
造体の内周から外周へ通電し発熱させるものであって、
その抵抗が調整されておらず（即ち、材質、寸法、リブ
厚で規定されるのみで、所望の抵抗が調節されていな
い）、昇温特性が不十分であるばかりでなく、内周部に
電極を設けているため、中心部が触媒として作用せず、
しかも圧力損失の原因となるという問題がある。更に、
ガス流によって電極が脱離し易くなるという欠点があ
る。
【０００６】そこで、本出願人は、先にハニカム構造体
に通電のための少なくとも２つの電極を設けるととも
に、電極間にスリット等の抵抗調節機構を有するヒータ
ーを提案した（特願平２−９６８６６号、米国特許第５
０６３０２９号）。この抵抗調節型ヒーターは抵抗を調
節することにより発熱性が制御でき、好ましいものであ
るが、一方、熱衝撃応力等でリブが折れ、ハニカム構造
体の変形や不均一な発熱といった不具合をもたらす場合
があることも判明した。さらに特開昭４９−１１３７８
９号公報には、リブ交差部に膨大部を有するセラミック
ス製触媒担体が記載されているが、このセラミックス製
触媒担体は、スリットを有さない構造であり、また、セ
ラミックスは脆性破壊を起こす可能性があるため膨大部
による耐熱衝撃性の改善効果は小さく、さらにセラミッ
クスでは通電してもほとんど発熱しないという問題があ
る。
に通電のための少なくとも２つの電極を設けるととも
に、電極間にスリット等の抵抗調節機構を有するヒータ
ーを提案した（特願平２−９６８６６号、米国特許第５
０６３０２９号）。この抵抗調節型ヒーターは抵抗を調
節することにより発熱性が制御でき、好ましいものであ
るが、一方、熱衝撃応力等でリブが折れ、ハニカム構造
体の変形や不均一な発熱といった不具合をもたらす場合
があることも判明した。さらに特開昭４９−１１３７８
９号公報には、リブ交差部に膨大部を有するセラミック
ス製触媒担体が記載されているが、このセラミックス製
触媒担体は、スリットを有さない構造であり、また、セ
ラミックスは脆性破壊を起こす可能性があるため膨大部
による耐熱衝撃性の改善効果は小さく、さらにセラミッ
クスでは通電してもほとんど発熱しないという問題があ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、上記
した従来の欠点を解消した抵抗調節型ヒーターを提供す
ることを目的とするものである。そしてその目的は、本
発明によれば、通電により発熱する材料からなり多数の
貫通孔を有するハニカム構造体に、通電のための少なく
とも２つの電極を設けるとともに、該電極間にハニカム
構造体のリブの一辺と平行方向にスリットを有する抵抗
調節型ヒーターであって、リブ交差部に膨大部を有する
とともに、スリット面に接するリブのＴ字部の少なくと
も１箇所以上に、スリット面側への凸部を１箇所以上有
することを特徴とする抵抗調節型ヒーターにより、達成
することができる。また本発明では、膨大部の断面形状
をリブ交差部の中心に向かって凸であるように形成する
か、あるいは略正方形または略長方形となるように形成
することが好ましい。さらに、ハニカム構造体のセル形
状が正方形、長方形、三角形、六角形、あるいはそれら
の組合せからなることが好ましい。
した従来の欠点を解消した抵抗調節型ヒーターを提供す
ることを目的とするものである。そしてその目的は、本
発明によれば、通電により発熱する材料からなり多数の
貫通孔を有するハニカム構造体に、通電のための少なく
とも２つの電極を設けるとともに、該電極間にハニカム
構造体のリブの一辺と平行方向にスリットを有する抵抗
調節型ヒーターであって、リブ交差部に膨大部を有する
とともに、スリット面に接するリブのＴ字部の少なくと
も１箇所以上に、スリット面側への凸部を１箇所以上有
することを特徴とする抵抗調節型ヒーターにより、達成
することができる。また本発明では、膨大部の断面形状
をリブ交差部の中心に向かって凸であるように形成する
か、あるいは略正方形または略長方形となるように形成
することが好ましい。さらに、ハニカム構造体のセル形
状が正方形、長方形、三角形、六角形、あるいはそれら
の組合せからなることが好ましい。
【０００８】
【作用】本発明は、図１に示すような、多数の貫通孔１
を有するハニカム構造体２に電極３を設け、電極３間に
ハニカム構造体２のリブ４の一辺と平行方向にスリット
９を有し、かつリブ交差部５に膨大部を有する抵抗調節
型ヒータである。即ち、スリット９によって抵抗を調節
することにより発熱性を制御でき、種々の用途に応じた
局所的または全体的な昇温を行うことが可能となるとと
もに、電気抵抗値を殆ど変化させずにハニカム構造体２
の耐熱衝撃性を向上させることができる。本発明の抵抗
調節型ヒーターは、リブ４の各交差部５に、図２、図３
に示すような膨大部６を設ける。膨大部６の断面形状は
特に限定されないが、リブ交差部５の中心方向に凸であ
る形状、すなわち円弧状（図２）とするか、または交差
部５で隣接する各リブ間を直線状に肉付して、リブ交差
部５を略正方形（図３）または略長方形に形成すること
が好ましい。又、膨大部６における膨大比としては、膨
大比（Ａ＋Ａ´）／Ｂが０．０２〜０．８の範囲が好ま
しい。膨大比が０．８を超えると、排気ガスの浄化率が
低くなるばかりでなく、ハニカム構造体２にクラックや
変形が生じるおそれが高い。また、ハニカム構造体２の
電気抵抗が小さくなりすぎるため、ハニカム構造体以外
での電力ロスが大きくなる欠点も生じる。また、膨大比
が０．０２よりも小さいと耐熱衝撃性向上の効果がな
い。
を有するハニカム構造体２に電極３を設け、電極３間に
ハニカム構造体２のリブ４の一辺と平行方向にスリット
９を有し、かつリブ交差部５に膨大部を有する抵抗調節
型ヒータである。即ち、スリット９によって抵抗を調節
することにより発熱性を制御でき、種々の用途に応じた
局所的または全体的な昇温を行うことが可能となるとと
もに、電気抵抗値を殆ど変化させずにハニカム構造体２
の耐熱衝撃性を向上させることができる。本発明の抵抗
調節型ヒーターは、リブ４の各交差部５に、図２、図３
に示すような膨大部６を設ける。膨大部６の断面形状は
特に限定されないが、リブ交差部５の中心方向に凸であ
る形状、すなわち円弧状（図２）とするか、または交差
部５で隣接する各リブ間を直線状に肉付して、リブ交差
部５を略正方形（図３）または略長方形に形成すること
が好ましい。又、膨大部６における膨大比としては、膨
大比（Ａ＋Ａ´）／Ｂが０．０２〜０．８の範囲が好ま
しい。膨大比が０．８を超えると、排気ガスの浄化率が
低くなるばかりでなく、ハニカム構造体２にクラックや
変形が生じるおそれが高い。また、ハニカム構造体２の
電気抵抗が小さくなりすぎるため、ハニカム構造体以外
での電力ロスが大きくなる欠点も生じる。また、膨大比
が０．０２よりも小さいと耐熱衝撃性向上の効果がな
い。
【０００９】また、本発明では、図４に示すように、ス
リット９面に接するリブ４のＴ字部７の少なくとも１箇
所以上に、スリット９面側へ部分的に突出する凸部８を
設ける。この凸部８の凸度（Ｃ＋Ｃ´）／Ｄは０．０２
〜０．６の範囲が好ましい。凸部８の凸度が０．６を超
えるとスリット９の両側の凸部８が接触し、短絡するた
め不均質な発熱となる。一方、凸度が０．０２よりも小
さいと耐熱衝撃性向上の効果がない。又、図５に示すよ
うなハニカム構造体２のスリット先端部１０は、図６に
示すように、リブ４の厚さ及びセル１１のセル密度は特
に限定しないが、リブ厚が厚すぎると、膨大部６の形成
や凸部８の形成による効果が小さくなり、一方リブ厚が
薄すぎると、ヒーター全体の強度が低下するので、リブ
４の厚さは３０μｍ〜５ｍｍが好ましい。セル密度は、
２０〜１０００セル／inch2(cpi2) が好ましい。
リット９面に接するリブ４のＴ字部７の少なくとも１箇
所以上に、スリット９面側へ部分的に突出する凸部８を
設ける。この凸部８の凸度（Ｃ＋Ｃ´）／Ｄは０．０２
〜０．６の範囲が好ましい。凸部８の凸度が０．６を超
えるとスリット９の両側の凸部８が接触し、短絡するた
め不均質な発熱となる。一方、凸度が０．０２よりも小
さいと耐熱衝撃性向上の効果がない。又、図５に示すよ
うなハニカム構造体２のスリット先端部１０は、図６に
示すように、リブ４の厚さ及びセル１１のセル密度は特
に限定しないが、リブ厚が厚すぎると、膨大部６の形成
や凸部８の形成による効果が小さくなり、一方リブ厚が
薄すぎると、ヒーター全体の強度が低下するので、リブ
４の厚さは３０μｍ〜５ｍｍが好ましい。セル密度は、
２０〜１０００セル／inch2(cpi2) が好ましい。
【００１０】さらに、スリット９の形成方法は、特に限
定されないが、焼成後の機械加工、あるいは焼成前の機
械加工、または、スリット部に相当する部分を目封じし
た口金を用いて押出成形することが好ましい方法として
挙げられる。本発明の基体であるハニカム構造体の構成
材料としては、通電により発熱する材料からなるもので
あれば制限はなく、金属質でもセラミック質でもよい
が、金属質が機械的強度が高いため好ましい。金属質の
場合、例えばステンレス鋼やＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−
Ｃｒ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｗ−Ｃｏ、
Ｎｉ−Ｃｒ等の組成を有する材料からなるものが挙げら
れる。上記のうち、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆ
ｅ−Ａｌが耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価
で好ましい。さらに金属質の場合、フォイルタイプに形
成したものでもよい。
定されないが、焼成後の機械加工、あるいは焼成前の機
械加工、または、スリット部に相当する部分を目封じし
た口金を用いて押出成形することが好ましい方法として
挙げられる。本発明の基体であるハニカム構造体の構成
材料としては、通電により発熱する材料からなるもので
あれば制限はなく、金属質でもセラミック質でもよい
が、金属質が機械的強度が高いため好ましい。金属質の
場合、例えばステンレス鋼やＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−
Ｃｒ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｗ−Ｃｏ、
Ｎｉ−Ｃｒ等の組成を有する材料からなるものが挙げら
れる。上記のうち、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆ
ｅ−Ａｌが耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価
で好ましい。さらに金属質の場合、フォイルタイプに形
成したものでもよい。
【００１１】本発明のハニカム構造体は、多孔質であっ
ても非多孔質であってもよいが、触媒を担持する場合に
は、多孔質のハニカム構造体が触媒層との密着性が強く
熱膨張差による触媒の剥離が生ずることがほとんどない
ことから好ましい。次に、本発明のハニカム構造体のう
ち金属質ハニカム構造体の製造方法の例を説明する。ま
ず、所望の組成となるように、例えばＦｅ粉末、Ａｌ粉
末、Ｃｒ粉末、またはこれらの合金粉末などにより金属
粉末原料を調製する。次いで、このように調製された金
属粉末原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル等の有機バインダー、水を混合して坏土を調製した
後、この混合物を所望のハニカム形状に押出成形する。
なお、金属粉末原料と有機バインダー、水の混合に際
し、水を添加する前に金属粉末にオレイン酸等の酸化防
止剤を混合するか、あるいは予め酸化されない処理を施
した金属粉末を使用することが好ましい。
ても非多孔質であってもよいが、触媒を担持する場合に
は、多孔質のハニカム構造体が触媒層との密着性が強く
熱膨張差による触媒の剥離が生ずることがほとんどない
ことから好ましい。次に、本発明のハニカム構造体のう
ち金属質ハニカム構造体の製造方法の例を説明する。ま
ず、所望の組成となるように、例えばＦｅ粉末、Ａｌ粉
末、Ｃｒ粉末、またはこれらの合金粉末などにより金属
粉末原料を調製する。次いで、このように調製された金
属粉末原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコー
ル等の有機バインダー、水を混合して坏土を調製した
後、この混合物を所望のハニカム形状に押出成形する。
なお、金属粉末原料と有機バインダー、水の混合に際
し、水を添加する前に金属粉末にオレイン酸等の酸化防
止剤を混合するか、あるいは予め酸化されない処理を施
した金属粉末を使用することが好ましい。
【００１２】次に、押出成形されたハニカム成形体を、
非酸化雰囲気下１０００〜１４００℃で焼成する。ここ
で、水素を含む非酸化雰囲気下において焼成を行なう
と、有機バインダーがＦｅ等を触媒にして分解除去し、
良好な焼結体を得ることができ、好ましい。焼成温度が
１０００℃未満の場合、成形体が焼結せず、焼成温度が
１４００℃を超えると得られる焼結体が変形するため、
好ましくない。なお、望ましくは、次いで、得られたハ
ニカム構造体のリブ（隔壁）及び貫通孔の表面をＡｌ2
Ｏ3 等の耐熱性金属酸化物で被覆する。次に、得られた
ハニカム構造体について、前述したように電極間に、抵
抗調節するためのスリットを設ける。上記のようにして
得られた金属質ハニカム構造体は、通常その外周部の隔
壁または内部に、ろう付け、溶接などの手段によって電
極を設けることにより、本発明の抵抗調節型ヒーターが
作製される。
非酸化雰囲気下１０００〜１４００℃で焼成する。ここ
で、水素を含む非酸化雰囲気下において焼成を行なう
と、有機バインダーがＦｅ等を触媒にして分解除去し、
良好な焼結体を得ることができ、好ましい。焼成温度が
１０００℃未満の場合、成形体が焼結せず、焼成温度が
１４００℃を超えると得られる焼結体が変形するため、
好ましくない。なお、望ましくは、次いで、得られたハ
ニカム構造体のリブ（隔壁）及び貫通孔の表面をＡｌ2
Ｏ3 等の耐熱性金属酸化物で被覆する。次に、得られた
ハニカム構造体について、前述したように電極間に、抵
抗調節するためのスリットを設ける。上記のようにして
得られた金属質ハニカム構造体は、通常その外周部の隔
壁または内部に、ろう付け、溶接などの手段によって電
極を設けることにより、本発明の抵抗調節型ヒーターが
作製される。
【００１３】この金属質ハニカム構造体はヒーターとし
て用いる場合、全体としてその抵抗値が０．００１Ω〜
０．５Ωの範囲となるように形成することが好ましい。
また、上記の金属質ハニカム構造体の表面にさらに触媒
を担持させることにより、排気ガスの浄化反応（酸化反
応熱等）による温度上昇が期待できるため、ヒーターと
して、あるいは触媒コンバーターとして使用することが
できる。上記したようにハニカム構造体は多孔質であっ
ても非多孔質であってもよく、その気孔率は制限されな
いが、０〜５０％、好ましくは２５％未満の範囲とする
ことが強度特性、耐酸化性、耐食性の面から望ましい。
なお、本発明においてハニカム構造体とは、リブ（隔
壁）により仕切られた多数の貫通孔を有する一体構造を
いい、例えば貫通孔の断面形状（セル形状）は正方形、
長方形、三角形、六角形及びそれらの組合わせ等の各種
の任意な形状が使用できる。
て用いる場合、全体としてその抵抗値が０．００１Ω〜
０．５Ωの範囲となるように形成することが好ましい。
また、上記の金属質ハニカム構造体の表面にさらに触媒
を担持させることにより、排気ガスの浄化反応（酸化反
応熱等）による温度上昇が期待できるため、ヒーターと
して、あるいは触媒コンバーターとして使用することが
できる。上記したようにハニカム構造体は多孔質であっ
ても非多孔質であってもよく、その気孔率は制限されな
いが、０〜５０％、好ましくは２５％未満の範囲とする
ことが強度特性、耐酸化性、耐食性の面から望ましい。
なお、本発明においてハニカム構造体とは、リブ（隔
壁）により仕切られた多数の貫通孔を有する一体構造を
いい、例えば貫通孔の断面形状（セル形状）は正方形、
長方形、三角形、六角形及びそれらの組合わせ等の各種
の任意な形状が使用できる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。 （実施例１〜８、比較例１〜５）平均粒径７４μｍ以下
のＦｅ粉、Ｃｒ−Ａｌ粉（３０重量％）、Ｆｅ−Ａｌ粉
（Ａｌ５０重量％）、Ｆｅ−Ｂ粉（Ｂ２５重量％）、酸
化イットリウム粉を、Ｆｅ−１５Ｃｒ−９Ａｌ−０．０
５Ｂ−０．３Ｙ2 Ｏ3 （重量％）の組成になるように配
合し、これに有機バインダーとしてメチルセルロース、
酸化防止剤としてオレイン酸を加え、水を添加して坏土
を調製した。
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。 （実施例１〜８、比較例１〜５）平均粒径７４μｍ以下
のＦｅ粉、Ｃｒ−Ａｌ粉（３０重量％）、Ｆｅ−Ａｌ粉
（Ａｌ５０重量％）、Ｆｅ−Ｂ粉（Ｂ２５重量％）、酸
化イットリウム粉を、Ｆｅ−１５Ｃｒ−９Ａｌ−０．０
５Ｂ−０．３Ｙ2 Ｏ3 （重量％）の組成になるように配
合し、これに有機バインダーとしてメチルセルロース、
酸化防止剤としてオレイン酸を加え、水を添加して坏土
を調製した。
【００１５】次に、リブ厚１２０μm 、貫通孔数４００
cpi2の四角セル、リブ交差部の断面形状及び膨大比、Ｔ
字部の断面形状、膨大比及び凸部の凸度がそれぞれ表１
（実施例１〜８）および表２（比較例１〜５）に示すよ
うなハニカムを押出成形し、乾燥後、Ｈ2 雰囲気下１３
５０℃で焼成した。得られたハニカム構造体の気孔率は
２％以下であった。上記のようにして得られた、図５
（スリット設置状況の一例の斜視図）及び図６（スリッ
ト先端部の説明図）に示すような、外径９０mmφ、長さ
１５mmのハニカム構造体２に対して、セル１１の貫通軸
方向に、表１（実施例１〜８）および表２（比較例１〜
５）に示す凸部８をもつようにスリット９を１０箇所切
り込んだ。なお、スリット９はスリットの先端１０と外
壁１２との間に９個のセル１１が残るように切り込ん
だ。また、隣接するスリット９の間のセル数は６セルと
した。
cpi2の四角セル、リブ交差部の断面形状及び膨大比、Ｔ
字部の断面形状、膨大比及び凸部の凸度がそれぞれ表１
（実施例１〜８）および表２（比較例１〜５）に示すよ
うなハニカムを押出成形し、乾燥後、Ｈ2 雰囲気下１３
５０℃で焼成した。得られたハニカム構造体の気孔率は
２％以下であった。上記のようにして得られた、図５
（スリット設置状況の一例の斜視図）及び図６（スリッ
ト先端部の説明図）に示すような、外径９０mmφ、長さ
１５mmのハニカム構造体２に対して、セル１１の貫通軸
方向に、表１（実施例１〜８）および表２（比較例１〜
５）に示す凸部８をもつようにスリット９を１０箇所切
り込んだ。なお、スリット９はスリットの先端１０と外
壁１２との間に９個のセル１１が残るように切り込ん
だ。また、隣接するスリット９の間のセル数は６セルと
した。
【００１６】さらに、そのハニカム構造体２にγ−アル
ミナをコーティングし、次いでＰｔとＰｄの触媒を各々
３０g/ft3 担持し、６００℃で焼成することにより、触
媒が担持されたハニカム構造体２を得、さらに、外壁１
２上に２箇所電極３用端子を溶接により取り付けた。ま
た、スリット９の外周部にはジルコニア質のスペーサ１
３を挿入して絶縁部とした。上記のように作製されたハ
ニカム構造体２を、図８に示すように、セラミックマッ
ト１４に包み、さらにステンレスケース１５にセットし
てヒータユニット１６とした。
ミナをコーティングし、次いでＰｔとＰｄの触媒を各々
３０g/ft3 担持し、６００℃で焼成することにより、触
媒が担持されたハニカム構造体２を得、さらに、外壁１
２上に２箇所電極３用端子を溶接により取り付けた。ま
た、スリット９の外周部にはジルコニア質のスペーサ１
３を挿入して絶縁部とした。上記のように作製されたハ
ニカム構造体２を、図８に示すように、セラミックマッ
ト１４に包み、さらにステンレスケース１５にセットし
てヒータユニット１６とした。
【００１７】（実施例９）ハニカムを押出成形し、乾燥
したハニカム成形体にスリット９を切り込んだ後焼成を
行ったこと以外は、実施例１〜８と同様にヒータユニッ
ト１６を作製した。
したハニカム成形体にスリット９を切り込んだ後焼成を
行ったこと以外は、実施例１〜８と同様にヒータユニッ
ト１６を作製した。
【００１８】（実施例１０）図７に示されるように、ス
リット９部分のセルが長方形セルで、それ以外のセルは
正方形セルからなる口金を使用してハニカムを押出成形
したこと以外は、実施例１〜８と同様にヒータユニット
１６を作製した。
リット９部分のセルが長方形セルで、それ以外のセルは
正方形セルからなる口金を使用してハニカムを押出成形
したこと以外は、実施例１〜８と同様にヒータユニット
１６を作製した。
【００１９】［評価］ 劣化試験：図８に示す如く、実施例１〜１０及び比較例
１〜５の各ヒータユニット１６をフランジを用いてステ
ンレスパイプ１７に接続し、該パイプ１７中に８００℃
のプロパン燃焼ガス１８を２m3／min の流量で２５分流
した後、大気を１m3／minの流量で５分間流した。これ
を１サイクルとして合計１００サイクル繰り返した。
尚、１９は熱電対を示す。試験終了後、ヒータのクラッ
クや変形の有無と発熱の均質性を目視で観察した。その
結果を表１および表２に示した。
１〜５の各ヒータユニット１６をフランジを用いてステ
ンレスパイプ１７に接続し、該パイプ１７中に８００℃
のプロパン燃焼ガス１８を２m3／min の流量で２５分流
した後、大気を１m3／minの流量で５分間流した。これ
を１サイクルとして合計１００サイクル繰り返した。
尚、１９は熱電対を示す。試験終了後、ヒータのクラッ
クや変形の有無と発熱の均質性を目視で観察した。その
結果を表１および表２に示した。
【００２０】ヒータ活性試験：エンジン始動時の性能を
確認するために、市販の三元触媒を設置した触媒コンバ
ーターに、触媒入口温度が１００℃から４２０℃まで２
分間（定速昇温）、その後４２０℃で１分間キープする
ようにエンジン排ガスを導入し、各排ガスの浄化率を測
定したところ、このヒーター無しの場合の浄化率は、Ｃ
Ｏ：５０％、ＨＣ：３７％、ＮＯX ：４７％であった。
その後、市販三元触媒の前方にプレヒーターとして、上
記劣化試験後の実施例１〜１０、比較例１〜５のヒータ
ーサンプルを設置し、このヒーターサンプルを通電する
と同時に前述のエンジン排ガスを導入して、同様に浄化
率を測定した。尚、ヒーターは、１２Ｖのバッテリーで
１分間通電した状態とした。０から３分間の各排ガスの
平均浄化率を、表１、表２に示す。
確認するために、市販の三元触媒を設置した触媒コンバ
ーターに、触媒入口温度が１００℃から４２０℃まで２
分間（定速昇温）、その後４２０℃で１分間キープする
ようにエンジン排ガスを導入し、各排ガスの浄化率を測
定したところ、このヒーター無しの場合の浄化率は、Ｃ
Ｏ：５０％、ＨＣ：３７％、ＮＯX ：４７％であった。
その後、市販三元触媒の前方にプレヒーターとして、上
記劣化試験後の実施例１〜１０、比較例１〜５のヒータ
ーサンプルを設置し、このヒーターサンプルを通電する
と同時に前述のエンジン排ガスを導入して、同様に浄化
率を測定した。尚、ヒーターは、１２Ｖのバッテリーで
１分間通電した状態とした。０から３分間の各排ガスの
平均浄化率を、表１、表２に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】表１および表２の結果より明らかなよう
に、リブ交差部に膨大部があり、スリットのＴ字部に凸
部を有する実施例１〜１０のヒーターは、比較例１〜５
のヒーターに比べて性能が優れていることが分った。
に、リブ交差部に膨大部があり、スリットのＴ字部に凸
部を有する実施例１〜１０のヒーターは、比較例１〜５
のヒーターに比べて性能が優れていることが分った。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハニカム構造体のリブ交差部の膨大部の形成、及びスリ
ットＴ字部の凸部の形成により、電気抵抗値を殆ど変化
させずにハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させること
ができるという利点を有し、排ガス浄化用触媒ヒーター
としての特性を満足しつつ、耐熱衝撃性が向上し、クラ
ックの発生や変形が起きず、ヒーター特性も劣化が小さ
いという優れた抵抗調節型ヒーターを提供することがで
きる。従って、温風ヒーターなどの民生用ヒーター、自
動車の排気ガス浄化用のプレヒーター等の工業用ヒータ
ーとして好適に使用できる。
ハニカム構造体のリブ交差部の膨大部の形成、及びスリ
ットＴ字部の凸部の形成により、電気抵抗値を殆ど変化
させずにハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させること
ができるという利点を有し、排ガス浄化用触媒ヒーター
としての特性を満足しつつ、耐熱衝撃性が向上し、クラ
ックの発生や変形が起きず、ヒーター特性も劣化が小さ
いという優れた抵抗調節型ヒーターを提供することがで
きる。従って、温風ヒーターなどの民生用ヒーター、自
動車の排気ガス浄化用のプレヒーター等の工業用ヒータ
ーとして好適に使用できる。
【図１】本発明の抵抗調節型ヒーターのハニカム構造体
の一例を示す斜視概要図である。
の一例を示す斜視概要図である。
【図２】本発明ヒーターのリブ交差部の一例を示す拡大
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明ヒーターのリブ交差部の他の例を示す拡
大説明図である。
大説明図である。
【図４】本発明ヒーターのスリットＴ字部の一例を示す
拡大説明図である。
拡大説明図である。
【図５】本発明ヒーターのスリット設置状況の一例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図６】本発明ヒーターのスリット先端部の一例を示す
拡大説明図である。
拡大説明図である。
【図７】本発明ヒーターのスリット先端部の他の例を示
す拡大説明図である。
す拡大説明図である。
【図８】ヒーターの劣化試験を模式的に示す模式図であ
る。
る。
１ 貫通孔、２ ハニカム構造体、３ 電極、４ リ
ブ、５ リブの交差部、６ 膨大部、７ リブのＴ字
部、８ スリット面側への凸部、９ スリット、１０
スリットの先端部、１１ セル、１２ 外壁、１３ ス
ペーサ、１４ セラミックマット、１５ ステンレスケ
ース、１６ ヒータユニット、１７ ステンレスパイ
プ、１８ プロパン燃焼ガス、１９ 熱電対。
ブ、５ リブの交差部、６ 膨大部、７ リブのＴ字
部、８ スリット面側への凸部、９ スリット、１０
スリットの先端部、１１ セル、１２ 外壁、１３ ス
ペーサ、１４ セラミックマット、１５ ステンレスケ
ース、１６ ヒータユニット、１７ ステンレスパイ
プ、１８ プロパン燃焼ガス、１９ 熱電対。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 341 F01N 3/28 301 B01D 46/42
Claims (4)
- 【請求項１】 通電により発熱する材料からなり多数の
貫通孔を有するハニカム構造体に、通電のための少なく
とも２つの電極を設けるとともに、該電極間にハニカム
構造体のリブの一辺と平行方向にスリットを有する抵抗
調節型ヒーターであって、リブ交差部に膨大部を有する
とともに、スリット面に接するリブのＴ字部の少なくと
も１箇所以上に、スリット面側への凸部を１箇所以上有
することを特徴とする抵抗調節型ヒーター。 - 【請求項２】 膨大部の断面形状が、リブ交差部の中心
に向かって凸である請求項１記載の抵抗調節型ヒータ
ー。 - 【請求項３】 膨大部の断面形状が、略正方形または略
長方形である請求項１記載の抵抗調節型ヒーター。 - 【請求項４】 ハニカム構造体のセル形状が正方形、長
方形、三角形、六角形、あるいはそれらの組合せである
ことを特徴とする請求項１記載の抵抗調節型ヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02774592A JP3145166B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 抵抗調節型ヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02774592A JP3145166B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 抵抗調節型ヒーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05222921A JPH05222921A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3145166B2 true JP3145166B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=12229570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02774592A Expired - Fee Related JP3145166B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 抵抗調節型ヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145166B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0277857A1 (fr) | 1987-01-21 | 1988-08-10 | Elf Atochem S.A. | Procédé de purification de chlorure d'aluminium |
| US6214636B1 (en) | 1992-07-15 | 2001-04-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device with improved collector electrode |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4094771B2 (ja) * | 1999-06-08 | 2008-06-04 | 日本碍子株式会社 | セラミックフィルタ用基材とその製造方法 |
| JP5281933B2 (ja) * | 2009-03-16 | 2013-09-04 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP02774592A patent/JP3145166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0277857A1 (fr) | 1987-01-21 | 1988-08-10 | Elf Atochem S.A. | Procédé de purification de chlorure d'aluminium |
| US6214636B1 (en) | 1992-07-15 | 2001-04-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device with improved collector electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05222921A (ja) | 1993-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000523 |
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