JP3210508B2 - ハニカムヒーター - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関から排出され
る排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、
窒素酸化物（ＮＯx）等の有害成分、特にエンジン始動
時（コールドスタート時）に多量発生するＨＣを効果的
に浄化するための排ガス浄化システムにおいて好適に使
用できる通電発熱型のハニカムヒーターに関する。
る排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、
窒素酸化物（ＮＯx）等の有害成分、特にエンジン始動
時（コールドスタート時）に多量発生するＨＣを効果的
に浄化するための排ガス浄化システムにおいて好適に使
用できる通電発熱型のハニカムヒーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車の排ガス中のＨＣ、ＣＯ、
ＮＯx等の有害成分を浄化するための自動車排ガス浄化
システムの研究開発が活発に行われているが、特に近年
においては、排ガス規制の強化とともに、コールドスタ
ート時におけるこれら有害物質の浄化が重要な技術課題
となっている。すなわち、エンジン始動直後のように排
ガスの温度が低いときは、触媒がその作用温度に到達し
ていないので浄化能が低く、その上、この時期は、定常
走行時に比して多量のＨＣが排出される。
ＮＯx等の有害成分を浄化するための自動車排ガス浄化
システムの研究開発が活発に行われているが、特に近年
においては、排ガス規制の強化とともに、コールドスタ
ート時におけるこれら有害物質の浄化が重要な技術課題
となっている。すなわち、エンジン始動直後のように排
ガスの温度が低いときは、触媒がその作用温度に到達し
ていないので浄化能が低く、その上、この時期は、定常
走行時に比して多量のＨＣが排出される。
【０００３】このような技術課題を解決するための手段
の１つとして、通電発熱型ヒーターをエンジン始動前あ
るいはエンジン始動と同時に通電し、ヒーター上に担持
させた触媒や、ヒーターの後方に近接させて配置したい
わゆるライトオフ触媒、メイン触媒等を触媒の作用温度
まで速やかに昇温する技術が注目されている。
の１つとして、通電発熱型ヒーターをエンジン始動前あ
るいはエンジン始動と同時に通電し、ヒーター上に担持
させた触媒や、ヒーターの後方に近接させて配置したい
わゆるライトオフ触媒、メイン触媒等を触媒の作用温度
まで速やかに昇温する技術が注目されている。
【０００４】例えば、本願出願人が先に出願した特開平
３−２９５１８４号公報には、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、該電極間にスリット等の抵抗調節機構
を設けた抵抗調節型ヒーターが開示されている。
３−２９５１８４号公報には、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、該電極間にスリット等の抵抗調節機構
を設けた抵抗調節型ヒーターが開示されている。
【０００５】また、特開平５−１３８０４２号公報に
は、消費電力の少ない発熱式メタル担体触媒を目的に、
排ガスの流入側にメタル担体の通電経路の抵抗が局所的
に大きくなる部分を有した局所発熱型のヒーターの記載
があり、局所加熱部の抵抗調節方法としては、孔部又は
スリット部をヒーターに配設すること、また、メタル担
体を構成する金属箔の肉厚を変えることが開示されてい
る。
は、消費電力の少ない発熱式メタル担体触媒を目的に、
排ガスの流入側にメタル担体の通電経路の抵抗が局所的
に大きくなる部分を有した局所発熱型のヒーターの記載
があり、局所加熱部の抵抗調節方法としては、孔部又は
スリット部をヒーターに配設すること、また、メタル担
体を構成する金属箔の肉厚を変えることが開示されてい
る。
【０００６】更に、特開平５−１６８９４６号公報に
は、表面に絶縁被膜が形成された金属製の薄板を積層し
てなる金属製触媒担体の一定の領域にのみ通電加熱する
ヒーターの記載があり、具体的には部分的に薄板をロウ
付け、放電溶接、レーザー溶接等によって通電可能に接
合し抵抗を減じることによって、薄板の非接合領域にの
み優先的に加熱する触媒装置が開示されている。
は、表面に絶縁被膜が形成された金属製の薄板を積層し
てなる金属製触媒担体の一定の領域にのみ通電加熱する
ヒーターの記載があり、具体的には部分的に薄板をロウ
付け、放電溶接、レーザー溶接等によって通電可能に接
合し抵抗を減じることによって、薄板の非接合領域にの
み優先的に加熱する触媒装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平３−２９５１８４号公報記載の抵抗調節型ヒーター
においては、ヒーター全体を加熱する場合、少量の投入
電力では昇温速度が遅いためにヒーター上に担持した触
媒を短時間で着火温度に到達させることができず、結果
的にコールドスタート時に多量発生するＨＣの大部分が
未浄化のまま吹き抜けてしまうことになる。一方、大き
な電力を投入してヒーターを急峻に加熱するには、大容
量のバッテリーや重装備のケーブル、制御装置が必要と
なる。
開平３−２９５１８４号公報記載の抵抗調節型ヒーター
においては、ヒーター全体を加熱する場合、少量の投入
電力では昇温速度が遅いためにヒーター上に担持した触
媒を短時間で着火温度に到達させることができず、結果
的にコールドスタート時に多量発生するＨＣの大部分が
未浄化のまま吹き抜けてしまうことになる。一方、大き
な電力を投入してヒーターを急峻に加熱するには、大容
量のバッテリーや重装備のケーブル、制御装置が必要と
なる。
【０００８】また、特開平５−１３８０４２号公報や特
開平５−１６８９４６号公報に記載されているような局
所発熱型のものを用いれば、発熱部の熱容量を小さくで
きるので少量の投入電力で発熱部を短時間に発熱させら
れるが、発熱部以外の温度の低い箇所も存在するので、
コールドスタート時にここを通過するＨＣの大部分は未
浄化のまま吹き抜けてしまうことになる。そして、ガス
通過部全体に対する発熱部の割合や運転方法について特
に規定されていないため、十分な浄化性能を得るのが困
難であった。
開平５−１６８９４６号公報に記載されているような局
所発熱型のものを用いれば、発熱部の熱容量を小さくで
きるので少量の投入電力で発熱部を短時間に発熱させら
れるが、発熱部以外の温度の低い箇所も存在するので、
コールドスタート時にここを通過するＨＣの大部分は未
浄化のまま吹き抜けてしまうことになる。そして、ガス
通過部全体に対する発熱部の割合や運転方法について特
に規定されていないため、十分な浄化性能を得るのが困
難であった。
【０００９】本発明は、上記のような従来の事情を考慮
してなされたものであり、少ない電力で好適な浄化性能
を発揮し得るハニカムヒーターを提供することを目的と
する。
してなされたものであり、少ない電力で好適な浄化性能
を発揮し得るハニカムヒーターを提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、導電性材料からなる隔壁に仕切ら
れたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有
し、ガス流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカ
ム構造体と、該ハニカム構造体に設けられた通電のため
の少なくとも２つの電極とを含むハニカムヒーターであ
って、前記隔壁上には触媒層が被覆担持され、前記ハニ
カム構造体には、ガス通過断面の大部分又は特定の部分
を発熱するように、複数かつ平行に第１スリットが配設
され、更に少なくともガス流入側端面近傍を含む特定の
領域が他の領域に比して局所的に急速加熱できるよう
に、ガス流出側端面より少なくとも１本の第２スリット
がガス流入側端面まで到達しないよう配設され、かつ前
記局所的に急速加熱される特定の領域の面積がガス通過
断面積の５〜５０％の範囲にあることを特徴とするハニ
カムヒーター、が提供される。
め、本発明によれば、導電性材料からなる隔壁に仕切ら
れたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有
し、ガス流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカ
ム構造体と、該ハニカム構造体に設けられた通電のため
の少なくとも２つの電極とを含むハニカムヒーターであ
って、前記隔壁上には触媒層が被覆担持され、前記ハニ
カム構造体には、ガス通過断面の大部分又は特定の部分
を発熱するように、複数かつ平行に第１スリットが配設
され、更に少なくともガス流入側端面近傍を含む特定の
領域が他の領域に比して局所的に急速加熱できるよう
に、ガス流出側端面より少なくとも１本の第２スリット
がガス流入側端面まで到達しないよう配設され、かつ前
記局所的に急速加熱される特定の領域の面積がガス通過
断面積の５〜５０％の範囲にあることを特徴とするハニ
カムヒーター、が提供される。
【００１１】
【００１２】また、本発明によれば、導電性材料からな
る隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数
の貫通孔を有し、ガス流入側及びガス流出側の両端面を
有するハニカム構造体と、該ハニカム構造体に設けられ
た通電のための少なくとも２つの電極とを含むハニカム
ヒーターであって、前記隔壁上には触媒層が被覆担持さ
れ、前記ハニカム構造体には、ガス通過断面の大部分又
は特定の部分を発熱するように、複数かつ平行にスリッ
トが配設され、更に少なくともガス流入側端面近傍を含
む特定の領域が他の領域に比して局所的に急速加熱でき
るように、ガス流出側端面より少なくとも１つの孔がガ
ス流入側端面まで到達するよう配設、かつ前記局所的に
急速加熱される特定の領域の面積がガス通過断面積の５
〜５０％の範囲にあることを特徴とするハニカムヒータ
ー、が提供される。
る隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質的に平行な多数
の貫通孔を有し、ガス流入側及びガス流出側の両端面を
有するハニカム構造体と、該ハニカム構造体に設けられ
た通電のための少なくとも２つの電極とを含むハニカム
ヒーターであって、前記隔壁上には触媒層が被覆担持さ
れ、前記ハニカム構造体には、ガス通過断面の大部分又
は特定の部分を発熱するように、複数かつ平行にスリッ
トが配設され、更に少なくともガス流入側端面近傍を含
む特定の領域が他の領域に比して局所的に急速加熱でき
るように、ガス流出側端面より少なくとも１つの孔がガ
ス流入側端面まで到達するよう配設、かつ前記局所的に
急速加熱される特定の領域の面積がガス通過断面積の５
〜５０％の範囲にあることを特徴とするハニカムヒータ
ー、が提供される。
【００１３】
【００１４】
【作用】上記のように、本発明のハニカムヒーターは、
通電時に少なくともガス流入側端面近傍を含む特定の領
域が、他の領域に比して局所的に急速加熱できるよう抵
抗が調節された部分発熱型（局所発熱型）のヒーターで
あり、上記局所的に急速加熱される特定の領域（以下、
この領域を「急速加熱部」といい、他の領域を「低速加
熱部」という）の面積をガス通過断面積の５〜５０％の
範囲に限定したことを主要な特徴とする。急速加熱部の
面積をかかる範囲に限定したことにより、比較的小さな
投入電力で良好な排ガス浄化能が得られ、特にコールド
スタート時に多量発生するＨＣを効率よく浄化できる。
通電時に少なくともガス流入側端面近傍を含む特定の領
域が、他の領域に比して局所的に急速加熱できるよう抵
抗が調節された部分発熱型（局所発熱型）のヒーターで
あり、上記局所的に急速加熱される特定の領域（以下、
この領域を「急速加熱部」といい、他の領域を「低速加
熱部」という）の面積をガス通過断面積の５〜５０％の
範囲に限定したことを主要な特徴とする。急速加熱部の
面積をかかる範囲に限定したことにより、比較的小さな
投入電力で良好な排ガス浄化能が得られ、特にコールド
スタート時に多量発生するＨＣを効率よく浄化できる。
【００１５】急速加熱部の面積がガス通過断面積の５％
未満では、低速加熱部でのガスの吹き抜けが大きくなる
と同時に、急速加熱部の触媒による反応熱があまり期待
できず浄化効率が低下する。一方、５０％を超えると、
急速加熱部の質量も大きくなるので、投入電力を大きく
する必要が発生し、電力の削減効果が小さくなる。な
お、ガス通過断面積に対する急速加熱部の面積の割合の
好ましい範囲としては１０〜４０％であり、これによ
り、ガス通過断面のほとんど全部が均等に発熱する全体
発熱型のヒーターを加熱するのに要する投入電力に対し
３０％以上の電力が削減でき、同程度の浄化効率を示
す。
未満では、低速加熱部でのガスの吹き抜けが大きくなる
と同時に、急速加熱部の触媒による反応熱があまり期待
できず浄化効率が低下する。一方、５０％を超えると、
急速加熱部の質量も大きくなるので、投入電力を大きく
する必要が発生し、電力の削減効果が小さくなる。な
お、ガス通過断面積に対する急速加熱部の面積の割合の
好ましい範囲としては１０〜４０％であり、これによ
り、ガス通過断面のほとんど全部が均等に発熱する全体
発熱型のヒーターを加熱するのに要する投入電力に対し
３０％以上の電力が削減でき、同程度の浄化効率を示
す。
【００１６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、ハニカム構造体を構成する導電性材料として
は、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステン
レス等の金属質、ペロブスカイト系、ＳｉＣ等のセラミ
ック質等のいかなる材料も用いることができるが、耐熱
性、耐熱衝撃性の点でＦｅ−Ｃｒ−Ａｌからなるフェラ
イト系ステンレスが最も好ましい。また、隔壁自体が導
電性材質ではなく、例えばコーディエライトのような絶
縁材料にＰｔやサーメットからなる導電性物質を、メッ
キやスパッタリング等の手法を用いてコートし、コート
した導電生物質が通電により発熱するようにしてもよ
い。
おいて、ハニカム構造体を構成する導電性材料として
は、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステン
レス等の金属質、ペロブスカイト系、ＳｉＣ等のセラミ
ック質等のいかなる材料も用いることができるが、耐熱
性、耐熱衝撃性の点でＦｅ−Ｃｒ−Ａｌからなるフェラ
イト系ステンレスが最も好ましい。また、隔壁自体が導
電性材質ではなく、例えばコーディエライトのような絶
縁材料にＰｔやサーメットからなる導電性物質を、メッ
キやスパッタリング等の手法を用いてコートし、コート
した導電生物質が通電により発熱するようにしてもよ
い。
【００１７】ハニカム構造体は、金属箔を巻き取って作
製されたものでも、また、粉末冶金法による押し出し法
によって作製されたものでもよいが、構造耐久性の点、
特に過酷な条件下でのテレスコープ現象を避けるために
押し出し法によって調製されたものが好ましい。貫通孔
の断面形状（セル形状）は、特に限定されるものではな
く四角形、六角形等の多角形、円形、コルゲート形等の
各種の任意の形状を用いることができるが、耐熱衝撃性
の点から熱応力を緩和するフレキシブルなセル形状、例
えば六角形が好ましい。
製されたものでも、また、粉末冶金法による押し出し法
によって作製されたものでもよいが、構造耐久性の点、
特に過酷な条件下でのテレスコープ現象を避けるために
押し出し法によって調製されたものが好ましい。貫通孔
の断面形状（セル形状）は、特に限定されるものではな
く四角形、六角形等の多角形、円形、コルゲート形等の
各種の任意の形状を用いることができるが、耐熱衝撃性
の点から熱応力を緩和するフレキシブルなセル形状、例
えば六角形が好ましい。
【００１８】次に、本発明で用いる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、又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。
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、又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。
【００１９】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うと、
有機バインダーがＦｅ等を触媒にして分解除去されるの
で、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。
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うと、
有機バインダーがＦｅ等を触媒にして分解除去されるの
で、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。
【００２０】なお、望ましくは、次いで、得られた焼結
体の隔壁及び気孔の表面を耐熱性金属酸化物で被覆す
る。この耐熱性金属酸化物による被覆方法としては、下
記の方法が好ましいものとして挙げられる。 金属ハニカム構造体を酸化雰囲気中７００〜１１００
℃で熱処理する。 Ａｌ等を焼結体の隔壁及び気孔の表面にメッキ（例え
ば気相メッキ）し、酸化雰囲気中７００〜１１００℃で
熱処理する。 Ａｌ等の金属溶湯中に浸漬し、酸化雰囲気中７００〜
１１００℃で熱処理する。 アルミナゾル等を用い焼結体の隔壁及び気孔の表面に
被覆し、酸化雰囲気中７００〜１１００℃で熱処理す
る。 なお、熱処理温度は、耐熱性、耐酸化性の点で、９００
〜１１００℃とすることが好ましい。
体の隔壁及び気孔の表面を耐熱性金属酸化物で被覆す
る。この耐熱性金属酸化物による被覆方法としては、下
記の方法が好ましいものとして挙げられる。 金属ハニカム構造体を酸化雰囲気中７００〜１１００
℃で熱処理する。 Ａｌ等を焼結体の隔壁及び気孔の表面にメッキ（例え
ば気相メッキ）し、酸化雰囲気中７００〜１１００℃で
熱処理する。 Ａｌ等の金属溶湯中に浸漬し、酸化雰囲気中７００〜
１１００℃で熱処理する。 アルミナゾル等を用い焼結体の隔壁及び気孔の表面に
被覆し、酸化雰囲気中７００〜１１００℃で熱処理す
る。 なお、熱処理温度は、耐熱性、耐酸化性の点で、９００
〜１１００℃とすることが好ましい。
【００２１】上記ハニカム構造体には、通電のための少
なくとも２つの電極が取り付けられる。なお、ここでい
う電極とはアース側の電極をも含む。電極は一般にはバ
ッテリー、キャパシーター等の電源にスイッチ、制御装
置を介して接続され、通電することができる。電極の取
り付け位置は、ハニカム構造体の外周部、内部のいずれ
の位置も可能である。
なくとも２つの電極が取り付けられる。なお、ここでい
う電極とはアース側の電極をも含む。電極は一般にはバ
ッテリー、キャパシーター等の電源にスイッチ、制御装
置を介して接続され、通電することができる。電極の取
り付け位置は、ハニカム構造体の外周部、内部のいずれ
の位置も可能である。
【００２２】ハニカム構造体の隔壁上には、触媒活性物
質を含む触媒層が被覆担持されていることが必須であ
る。すなわち、この隔壁上の触媒層が通電によりまず着
火して、そこから生み出される反応熱がハニカムヒータ
ー上の触媒の加熱、又は通常このヒーターの後流側に配
置されるライトオフ触媒やメイン触媒の加熱を加速し、
小さな投入電力で好適な浄化性能を示す。
質を含む触媒層が被覆担持されていることが必須であ
る。すなわち、この隔壁上の触媒層が通電によりまず着
火して、そこから生み出される反応熱がハニカムヒータ
ー上の触媒の加熱、又は通常このヒーターの後流側に配
置されるライトオフ触媒やメイン触媒の加熱を加速し、
小さな投入電力で好適な浄化性能を示す。
【００２３】ハニカム構造体の隔壁上に担持する触媒層
は、大きな表面積を有する担体に触媒活性物質を担持さ
せたものからなる。ここで、大きな表面積を有する担体
としては、例えばγ−Ａｌ2Ｏ3系、ＴｉＯ2系、ＳｉＯ2
−Ａｌ2Ｏ3系などやペロブスカイト系のものが代表的な
ものとして挙げられる。触媒活性物質としては、例えば
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ
等の卑金属などを挙げることができる、上記のうち、γ
−Ａｌ2Ｏ3系にＰｔ、Ｐｄ、Ｐｈ等の貴金属のいずれ
か、又はこれらの任意の組み合わせを担持したものが好
ましい。
は、大きな表面積を有する担体に触媒活性物質を担持さ
せたものからなる。ここで、大きな表面積を有する担体
としては、例えばγ−Ａｌ2Ｏ3系、ＴｉＯ2系、ＳｉＯ2
−Ａｌ2Ｏ3系などやペロブスカイト系のものが代表的な
ものとして挙げられる。触媒活性物質としては、例えば
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ
等の卑金属などを挙げることができる、上記のうち、γ
−Ａｌ2Ｏ3系にＰｔ、Ｐｄ、Ｐｈ等の貴金属のいずれ
か、又はこれらの任意の組み合わせを担持したものが好
ましい。
【００２４】このようにして、構成される本発明のハニ
カムヒーターは、ガス流入側とガス流出側の端面を有
し、排ガスはガス流入側端面から、貫通孔を経由してガ
ス流出側端面に至る。ハニカムヒーターは、通常金属質
の缶体の中に、好ましくは絶縁された状態で保持され、
排ガスが缶体内のハニカムヒーターのガス流入側端面へ
導かれるように配管される。
カムヒーターは、ガス流入側とガス流出側の端面を有
し、排ガスはガス流入側端面から、貫通孔を経由してガ
ス流出側端面に至る。ハニカムヒーターは、通常金属質
の缶体の中に、好ましくは絶縁された状態で保持され、
排ガスが缶体内のハニカムヒーターのガス流入側端面へ
導かれるように配管される。
【００２５】ハニカムヒーターは通電により加熱される
が、少なくともガス流入側端面近傍を含むある特定の領
域が、ヒーターの他の領域に比して、局所的に急速加熱
するよう抵抗調節されていることが必要である。少なく
ともガス流入側端面近傍を含むように急速加熱部を配設
する理由は、前述のとおりハニカムヒーター上流部を局
所的に急速加熱することにより、ハニカムヒーターの上
流部の触媒層が着火して得られた反応熱を下流部へ伝藩
し、ハニカムヒーターの下流側の触媒層あるいはハニカ
ムヒーター下流部に配設するライトオフ触媒等を加熱す
ることができるからである。逆にガス流出側端面近傍だ
けを通電加熱する場合は、ガス流入側端面近傍が加熱さ
れないため、ヒートシンクとして作用し、投入電力及び
浄化効率の点で劣る。
が、少なくともガス流入側端面近傍を含むある特定の領
域が、ヒーターの他の領域に比して、局所的に急速加熱
するよう抵抗調節されていることが必要である。少なく
ともガス流入側端面近傍を含むように急速加熱部を配設
する理由は、前述のとおりハニカムヒーター上流部を局
所的に急速加熱することにより、ハニカムヒーターの上
流部の触媒層が着火して得られた反応熱を下流部へ伝藩
し、ハニカムヒーターの下流側の触媒層あるいはハニカ
ムヒーター下流部に配設するライトオフ触媒等を加熱す
ることができるからである。逆にガス流出側端面近傍だ
けを通電加熱する場合は、ガス流入側端面近傍が加熱さ
れないため、ヒートシンクとして作用し、投入電力及び
浄化効率の点で劣る。
【００２６】ガス流入側端面からガス排出側端面へガス
流れ方向に従って均一に（ガス通過断面に対しては局所
的に）急速加熱させるのも好適な態様の１つである。こ
の場合ヒーター上の触媒で発生した多量の反応熱が、通
常ヒーターの直後に配設されるライトオフ触媒又はメイ
ン触媒を早期活性化するのに役立つ。ガス流入側端面か
らガス流出側端面へガス流れ方向に不均一に急速加熱す
る場合でも、少なくともガス流入側端面近傍が局所的に
急速加熱されることが肝要である。
流れ方向に従って均一に（ガス通過断面に対しては局所
的に）急速加熱させるのも好適な態様の１つである。こ
の場合ヒーター上の触媒で発生した多量の反応熱が、通
常ヒーターの直後に配設されるライトオフ触媒又はメイ
ン触媒を早期活性化するのに役立つ。ガス流入側端面か
らガス流出側端面へガス流れ方向に不均一に急速加熱す
る場合でも、少なくともガス流入側端面近傍が局所的に
急速加熱されることが肝要である。
【００２７】なお、本発明において、「局所的に急速加
熱される」とは、急速加熱部と低速加熱部（非発熱部を
含む）が、ヒーター内部にそれぞれ１箇所又は複数箇所
存在し、急速加熱部が触媒着火温度に到達した時、低速
加熱部が触媒着火温度より５０℃以上、好ましくは１０
０℃以上低い温度を示すように加熱されることをいう。
５０℃未満の温度差では、ヒーターが全体発熱に近づく
ために、目的とする投入電力の低減に対する効果は小さ
い。１００℃以上の温度差がある場合は、比較的小さな
投入電力で好適な浄化能を示す。
熱される」とは、急速加熱部と低速加熱部（非発熱部を
含む）が、ヒーター内部にそれぞれ１箇所又は複数箇所
存在し、急速加熱部が触媒着火温度に到達した時、低速
加熱部が触媒着火温度より５０℃以上、好ましくは１０
０℃以上低い温度を示すように加熱されることをいう。
５０℃未満の温度差では、ヒーターが全体発熱に近づく
ために、目的とする投入電力の低減に対する効果は小さ
い。１００℃以上の温度差がある場合は、比較的小さな
投入電力で好適な浄化能を示す。
【００２８】更に「触媒着火温度」とは、触媒が吹き消
えずに継続的に反応が起こるときの温度をいい、３５０
℃以上の温度が一つの目安となる。触媒は長時間の耐久
によって劣化し、さらには局所発熱型ヒーターの場合、
低速加熱部の熱引きの問題もあるので、５００℃以上の
温度であれば確実に触媒着火温度に到達したと考えてよ
い。
えずに継続的に反応が起こるときの温度をいい、３５０
℃以上の温度が一つの目安となる。触媒は長時間の耐久
によって劣化し、さらには局所発熱型ヒーターの場合、
低速加熱部の熱引きの問題もあるので、５００℃以上の
温度であれば確実に触媒着火温度に到達したと考えてよ
い。
【００２９】急速加熱部が、低速加熱部に比して局所的
に急速加熱できるようにするための抵抗調節の手段とし
ては次のような手法を用いることができる。
に急速加熱できるようにするための抵抗調節の手段とし
ては次のような手法を用いることができる。
【００３０】
【００３１】
【００３２】第１の手法としては、２種のスリットを用
いて図１のように抵抗を調節する方法がある。第１スリ
ット３は、ガス流入側端面６からガス流出側端面７まで
貫通しており、ガス通過断面の大部分又は特定の部分を
発熱するよう複数かつ平行に配設される。また、第２ス
リット４は、ガス流入側端面６近傍の特定の領域が他の
領域に比して急速加熱できるよう、ガス流出側端面７よ
りガス流入側端面６まで到達しないように、少なくとも
１本配設される。図１(ａ)の平面図、(ｂ)の側面図及び
(ｃ)の正面図に斜線で示すように、これら第１スリット
３及び第２スリット４によって、ガス流入側端面６近傍
の第２スリット４上に、あたかも帯状に急速加熱部が形
成される。
いて図１のように抵抗を調節する方法がある。第１スリ
ット３は、ガス流入側端面６からガス流出側端面７まで
貫通しており、ガス通過断面の大部分又は特定の部分を
発熱するよう複数かつ平行に配設される。また、第２ス
リット４は、ガス流入側端面６近傍の特定の領域が他の
領域に比して急速加熱できるよう、ガス流出側端面７よ
りガス流入側端面６まで到達しないように、少なくとも
１本配設される。図１(ａ)の平面図、(ｂ)の側面図及び
(ｃ)の正面図に斜線で示すように、これら第１スリット
３及び第２スリット４によって、ガス流入側端面６近傍
の第２スリット４上に、あたかも帯状に急速加熱部が形
成される。
【００３３】この場合の急速加熱部の面積は、簡易的に
は、例えば次の手法で求められる。すなわち、まず、大
気無風下でサーモビジョンを用い温度発熱特性を評価す
る。次いで、このハニカムヒーターを実車評価するに際
し、熱電対を多数セットし、ＦＴＰ（Federal Test Pro
cedure）試験時に通電加熱しながら温度を測定し、サー
モビジョンの温度分布と実際のヒーターの昇温特性より
急速加熱部の面積を規定できる。
は、例えば次の手法で求められる。すなわち、まず、大
気無風下でサーモビジョンを用い温度発熱特性を評価す
る。次いで、このハニカムヒーターを実車評価するに際
し、熱電対を多数セットし、ＦＴＰ（Federal Test Pro
cedure）試験時に通電加熱しながら温度を測定し、サー
モビジョンの温度分布と実際のヒーターの昇温特性より
急速加熱部の面積を規定できる。
【００３４】第１の手法の場合、第１スリットの入れ方
によっては、急速加熱部以外の部分を全面発熱すること
もできるし、例えば中心部分のさらにガス流入側端面近
傍のみを選択的に加熱することもできる。なお、第２ス
リットとしては、幅広の溝をうがったような形状のもの
も含む。
によっては、急速加熱部以外の部分を全面発熱すること
もできるし、例えば中心部分のさらにガス流入側端面近
傍のみを選択的に加熱することもできる。なお、第２ス
リットとしては、幅広の溝をうがったような形状のもの
も含む。
【００３５】第２の手法としては、スリットをガス通過
断面の大部分又は特定の部分を発熱するよう複数かつ平
行に配し、更にガス流出側端面よりガス流入端面まで到
達するように比較的小径の孔を穿つことにより、抵抗を
調節し、急速加熱部が形成されるようにしてもよい。
断面の大部分又は特定の部分を発熱するよう複数かつ平
行に配し、更にガス流出側端面よりガス流入端面まで到
達するように比較的小径の孔を穿つことにより、抵抗を
調節し、急速加熱部が形成されるようにしてもよい。
【００３６】
【００３７】なお、上記第１〜第２の手法は、組み合わ
せて使うことができる。急速加熱部は、ガス通過断面の
中央部に１つ設けるようにしても、複数点在するように
してもよい。
せて使うことができる。急速加熱部は、ガス通過断面の
中央部に１つ設けるようにしても、複数点在するように
してもよい。
【００３８】本発明のハニカムヒーターは低電力型を目
的とするため、比較的小型のヒーターとすることが好ま
しい。具体的には、ガス通過部分の体積は３０〜３００
cc程度の大きさとする。３０cc未満の場合は、ヒーター
の機械的強度が問題となると同時に、ヒーター上の触媒
の有効面積が小さくなるので、そこから得られる反応熱
は小さくなり、所望の浄化能が得られない。逆に３００
ccを超えると局所発熱型になるとはいえ、ヒーターの質
量が大きくなるので、投入電力は大きなものとなる。好
ましいヒーター体積としては４０〜１５０ccであり、ヒ
ーターの搭載位置にも依存するが、３ｋＷ未満の低電力
で効果的に浄化できる。
的とするため、比較的小型のヒーターとすることが好ま
しい。具体的には、ガス通過部分の体積は３０〜３００
cc程度の大きさとする。３０cc未満の場合は、ヒーター
の機械的強度が問題となると同時に、ヒーター上の触媒
の有効面積が小さくなるので、そこから得られる反応熱
は小さくなり、所望の浄化能が得られない。逆に３００
ccを超えると局所発熱型になるとはいえ、ヒーターの質
量が大きくなるので、投入電力は大きなものとなる。好
ましいヒーター体積としては４０〜１５０ccであり、ヒ
ーターの搭載位置にも依存するが、３ｋＷ未満の低電力
で効果的に浄化できる。
【００３９】なお、ここでいう「低電力」とは、（ワッ
ト）×（時間）ができる限り小さいことを意味するが、
高ワットで短時間通電するよりも、低ワットで長時間通
電する方が好ましい。すなわち、高ワットで通電するた
めには、高電圧にするか、及び／又は高電流にする必要
があり、前者の場合、電源系とその制御システムが煩雑
となること、後者の場合、ケーブル等を異常に太くする
必要があることから、ガソリン車の場合、１２Ｖのバッ
テリー電源と２００Ａ以下の電流になるよう調整するこ
とが好ましい。この場合、バッテリーや制御システム等
の内部抵抗を考慮するとヒーターには２ｋＷ以下のパワ
ーが投入されることになる。電源については、バッテリ
ー以外、オルタネーター、ウルトラキャパシターなどが
好適に使用できる。
ト）×（時間）ができる限り小さいことを意味するが、
高ワットで短時間通電するよりも、低ワットで長時間通
電する方が好ましい。すなわち、高ワットで通電するた
めには、高電圧にするか、及び／又は高電流にする必要
があり、前者の場合、電源系とその制御システムが煩雑
となること、後者の場合、ケーブル等を異常に太くする
必要があることから、ガソリン車の場合、１２Ｖのバッ
テリー電源と２００Ａ以下の電流になるよう調整するこ
とが好ましい。この場合、バッテリーや制御システム等
の内部抵抗を考慮するとヒーターには２ｋＷ以下のパワ
ーが投入されることになる。電源については、バッテリ
ー以外、オルタネーター、ウルトラキャパシターなどが
好適に使用できる。
【００４０】ハニカムヒーターの長さについては、ハニ
カムヒーターの断面積にも依存するが、一般には、６〜
４０ｍｍの長さのものを用いる。長さが６ｍｍ未満のも
のを用いると高温時のクリープによる変形が問題とな
り、一方、４０ｍｍを超えるとヒーター内部に発生する
熱応力による変形が問題となる。急速加熱部のガス流れ
方向の長さは、排ガス流入側端面から２５ｍｍ以内でヒ
ーターの長さと同じかそれ未満とする。２５ｍｍを超え
ると、急速加熱部の熱容量が大きくなるので、投入電力
の点で問題が発生する。ハニカムヒーターの隔壁の厚さ
は４０〜３００μｍ程度のもの、セル密度については１
５０〜６００セル／平方インチのものが好適に用いられ
る。
カムヒーターの断面積にも依存するが、一般には、６〜
４０ｍｍの長さのものを用いる。長さが６ｍｍ未満のも
のを用いると高温時のクリープによる変形が問題とな
り、一方、４０ｍｍを超えるとヒーター内部に発生する
熱応力による変形が問題となる。急速加熱部のガス流れ
方向の長さは、排ガス流入側端面から２５ｍｍ以内でヒ
ーターの長さと同じかそれ未満とする。２５ｍｍを超え
ると、急速加熱部の熱容量が大きくなるので、投入電力
の点で問題が発生する。ハニカムヒーターの隔壁の厚さ
は４０〜３００μｍ程度のもの、セル密度については１
５０〜６００セル／平方インチのものが好適に用いられ
る。
【００４１】上記した本発明のハニカムヒーターを用い
て、排ガス中の有害物質、特にコールドスタート時に多
量発生するＨＣを効率よく浄化するためには、コールド
スタート時から２０秒以内に急速加熱部が触媒着火温度
に到達するように通電することが好ましい。
て、排ガス中の有害物質、特にコールドスタート時に多
量発生するＨＣを効率よく浄化するためには、コールド
スタート時から２０秒以内に急速加熱部が触媒着火温度
に到達するように通電することが好ましい。
【００４２】ヒーターへの通電方法としては、エンジン
クランク前に通電を開始するプレヒートと、エンジンク
ランク直後に通電を開始するポストヒート、及びプレヒ
ートとポストヒートを組み合わせる方法など任意の方法
が可能であり、また通電は連続的又は間欠的に実施する
ことができる。制御システムの簡潔さより、ポストヒー
トが好ましく、また、コールドスタート時に１回連続的
にパワーを投入する方法が好ましい。
クランク前に通電を開始するプレヒートと、エンジンク
ランク直後に通電を開始するポストヒート、及びプレヒ
ートとポストヒートを組み合わせる方法など任意の方法
が可能であり、また通電は連続的又は間欠的に実施する
ことができる。制御システムの簡潔さより、ポストヒー
トが好ましく、また、コールドスタート時に１回連続的
にパワーを投入する方法が好ましい。
【００４３】急速加熱部の温度が５００℃以上にできる
だけ早く到達することが好ましく、ＦＴＰ試験のＢａｇ
１において、２０秒以内（アイドリング時）に到達する
ことが一つの目安である。この時、急速加熱部の温度の
上限は１０００℃以下とすることが好ましい。１０００
℃を超えると低速加熱部との温度差によって発生した熱
応力により、ハニカムヒーターが変形や破損するおそれ
がある。
だけ早く到達することが好ましく、ＦＴＰ試験のＢａｇ
１において、２０秒以内（アイドリング時）に到達する
ことが一つの目安である。この時、急速加熱部の温度の
上限は１０００℃以下とすることが好ましい。１０００
℃を超えると低速加熱部との温度差によって発生した熱
応力により、ハニカムヒーターが変形や破損するおそれ
がある。
【００４４】本発明のようなハニカムヒーターを用いて
排ガス浄化システムを構成する場合、ハニカムヒーター
の後流側には、通常いわゆるライトオフ触媒やメイン触
媒が配設される。ハニカムヒーターは低電力で作動させ
るために比較的小型のものを用いるので、それ自体でコ
ールドスタート時に排出される全ＨＣを浄化するには不
十分であり、通常比較的小型（０．２〜１．２ｌ程度）
のライトオフ触媒をハニカムヒーターの後流側に配置す
る。更に、定常運転の時（例えばＢａｇ２）の浄化能を
向上させるためにはライトオフ触媒の後流側に比較的大
型（１〜３ｌ程度）のいわゆるメイン触媒を配置する。
排ガス浄化システムを構成する場合、ハニカムヒーター
の後流側には、通常いわゆるライトオフ触媒やメイン触
媒が配設される。ハニカムヒーターは低電力で作動させ
るために比較的小型のものを用いるので、それ自体でコ
ールドスタート時に排出される全ＨＣを浄化するには不
十分であり、通常比較的小型（０．２〜１．２ｌ程度）
のライトオフ触媒をハニカムヒーターの後流側に配置す
る。更に、定常運転の時（例えばＢａｇ２）の浄化能を
向上させるためにはライトオフ触媒の後流側に比較的大
型（１〜３ｌ程度）のいわゆるメイン触媒を配置する。
【００４５】これとは別の搭載方法としては、例えば比
較的小型（例えば０．２〜１．２ｌ程度）のライトオフ
触媒を排ガス流路の最上流に配置し、次いでハニカムヒ
ーターを配置し、更に後流にライトオフ触媒やメイン触
媒を配置する方法もある。この場合、ハニカムヒーター
への投入電力の点では、最上流にハニカムヒーターを配
置する場合に比し、若干量多く必要となるが、最上流の
ライトオフ触媒が熱衝撃緩衝材として作用するため、ハ
ニカムヒーターの耐久性の不安が解消される。
較的小型（例えば０．２〜１．２ｌ程度）のライトオフ
触媒を排ガス流路の最上流に配置し、次いでハニカムヒ
ーターを配置し、更に後流にライトオフ触媒やメイン触
媒を配置する方法もある。この場合、ハニカムヒーター
への投入電力の点では、最上流にハニカムヒーターを配
置する場合に比し、若干量多く必要となるが、最上流の
ライトオフ触媒が熱衝撃緩衝材として作用するため、ハ
ニカムヒーターの耐久性の不安が解消される。
【００４６】なお、「ライトオフ触媒」、「メイン触
媒」とは俗称であり、要は内燃機関から排出される排ガ
スを浄化できる触媒をもった触媒体であればよく、通常
はセラミック質やメタル質からなるハニカム構造体に触
媒能をもつ触媒活性物質が触媒層として被覆担持された
構造体が一般に用いられる。
媒」とは俗称であり、要は内燃機関から排出される排ガ
スを浄化できる触媒をもった触媒体であればよく、通常
はセラミック質やメタル質からなるハニカム構造体に触
媒能をもつ触媒活性物質が触媒層として被覆担持された
構造体が一般に用いられる。
【００４７】ハニカムヒーターの搭載位置については、
排気熱を活用できる点からエンジン排気孔近傍のいわゆ
るマニホールド位置に搭載するのが好ましいが、この場
合、特に過酷な排ガス条件下に曝されることになるの
で、前述のとおり押し出し法によって調製されたハニカ
ムヒーターが好適に用いられる。このようにマニホール
ド位置に搭載した場合には、１ｋＷ以下の電力で好適な
浄化能を示す。
排気熱を活用できる点からエンジン排気孔近傍のいわゆ
るマニホールド位置に搭載するのが好ましいが、この場
合、特に過酷な排ガス条件下に曝されることになるの
で、前述のとおり押し出し法によって調製されたハニカ
ムヒーターが好適に用いられる。このようにマニホール
ド位置に搭載した場合には、１ｋＷ以下の電力で好適な
浄化能を示す。
【００４８】なお、コールドスタート時は、通常燃料リ
ッチの状態で運転されるが、かかる状態ではハニカムヒ
ーターがいかに急速に昇温されようとも、ＨＣの浄化能
は不十分であるため、二次空気を導入するか、エンジン
クランク後、燃料の量と空気の量を調節して、排ガス組
成をストイキオ近傍又は若干リーン側にシフトさせるよ
うな手法を用いることが好ましい。
ッチの状態で運転されるが、かかる状態ではハニカムヒ
ーターがいかに急速に昇温されようとも、ＨＣの浄化能
は不十分であるため、二次空気を導入するか、エンジン
クランク後、燃料の量と空気の量を調節して、排ガス組
成をストイキオ近傍又は若干リーン側にシフトさせるよ
うな手法を用いることが好ましい。
【００４９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００５０】〔ハニカムヒーターの調製〕 ヒーターＡ、Ｂ： 平均粒径４４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃｒ−３０Ａｌ粉末
（重量％）、Ｆｅ−５０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅ−２
０Ｂ粉末（重量％）及びＹ2Ｏ3粉末をＦｅ−１６Ｃｒ−
８Ａｌ−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2Ｏ3という組成となるよ
うに添加、混合した。この混合物１００ｇあたり、メチ
ルセルロース４ｇを有機バインダーとして、また、オレ
イン酸１ｇを酸化防止剤として添加し、混合した。この
ように坏土を調製した後、円柱形状のハニカム成形体を
押出成形により得た。このハニカム成形体を大気中、９
０℃で１６時間乾燥した後、水素雰囲気下で１３２５℃
に２時間保持して焼結した。次いで、空気中、１１５０
℃で３０分間、熱処理を行った。
（重量％）、Ｆｅ−５０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅ−２
０Ｂ粉末（重量％）及びＹ2Ｏ3粉末をＦｅ−１６Ｃｒ−
８Ａｌ−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2Ｏ3という組成となるよ
うに添加、混合した。この混合物１００ｇあたり、メチ
ルセルロース４ｇを有機バインダーとして、また、オレ
イン酸１ｇを酸化防止剤として添加し、混合した。この
ように坏土を調製した後、円柱形状のハニカム成形体を
押出成形により得た。このハニカム成形体を大気中、９
０℃で１６時間乾燥した後、水素雰囲気下で１３２５℃
に２時間保持して焼結した。次いで、空気中、１１５０
℃で３０分間、熱処理を行った。
【００５１】上記方法により外径９３ｍｍφ、厚さ１２
ｍｍ、隔壁厚さ０．１ｍｍ、六角セルよりなるセル密度
が４５０セル／平方インチのハニカム構造体を得た。な
お、このハニカム構造体の多孔度は２％（ほぼ非多孔
質）で、表層にはＡｌ2Ｏ3質の保護層が形成されてい
た。このハニカム構造体に前述した第１の手法を用いて
第１スリット及び第２スリットを形成し、第２スリット
上に帯状に急速加熱部が形成されるようにした。
ｍｍ、隔壁厚さ０．１ｍｍ、六角セルよりなるセル密度
が４５０セル／平方インチのハニカム構造体を得た。な
お、このハニカム構造体の多孔度は２％（ほぼ非多孔
質）で、表層にはＡｌ2Ｏ3質の保護層が形成されてい
た。このハニカム構造体に前述した第１の手法を用いて
第１スリット及び第２スリットを形成し、第２スリット
上に帯状に急速加熱部が形成されるようにした。
【００５２】スリットを形成した後、γ−Ａｌ2Ｏ3とＣ
ｅＯ2とが重量比で７０：３０となるように、両者の粉
末を調製し、これらの粉末に水と微量の硝酸を添加し、
湿式法で粉砕して、担持スラリーを調製した。この担持
スラリーを用い、ディップ法により、ウォッシュコート
層を形成した。次いで、このウォッシュコート層を乾燥
した後、５００℃で焼成し、γ−Ａｌ2Ｏ3とＣｅＯ2と
を被覆した。ついで、ＰｄとＰｔとＲｈとをモル比で
６：５：１となり、かつ、総担持量が８０g/ft3になる
ように、硝酸パラジウムと塩化白金酸と硝酸ロジウムと
からなる水溶液に、約２０分含浸させ、触媒組成物を担
持した。
ｅＯ2とが重量比で７０：３０となるように、両者の粉
末を調製し、これらの粉末に水と微量の硝酸を添加し、
湿式法で粉砕して、担持スラリーを調製した。この担持
スラリーを用い、ディップ法により、ウォッシュコート
層を形成した。次いで、このウォッシュコート層を乾燥
した後、５００℃で焼成し、γ−Ａｌ2Ｏ3とＣｅＯ2と
を被覆した。ついで、ＰｄとＰｔとＲｈとをモル比で
６：５：１となり、かつ、総担持量が８０g/ft3になる
ように、硝酸パラジウムと塩化白金酸と硝酸ロジウムと
からなる水溶液に、約２０分含浸させ、触媒組成物を担
持した。
【００５３】次いで、外周上に２箇所電極ボルトを溶接
しハニカムヒーターとした。このハニカムヒーターの外
周部を絶縁材を介して、金属質の缶体で保持した。ガス
通過径はリテーナーによって８２ｍｍに絞りこまれた。
しハニカムヒーターとした。このハニカムヒーターの外
周部を絶縁材を介して、金属質の缶体で保持した。ガス
通過径はリテーナーによって８２ｍｍに絞りこまれた。
【００５４】以上のようにして、急速加熱部の面積が各
々ガス通過断面積の５％（ヒーターＡ）、１５％（ヒー
ターＢ）である２種のハニカムヒーターを得た。なお、
第１スリットの本数は８本、第２のスリットの本数は各
々４本（ヒーターＡ）、６本（ヒーターＢ）とした。
々ガス通過断面積の５％（ヒーターＡ）、１５％（ヒー
ターＢ）である２種のハニカムヒーターを得た。なお、
第１スリットの本数は８本、第２のスリットの本数は各
々４本（ヒーターＡ）、６本（ヒーターＢ）とした。
【００５５】
【００５６】
【００５７】ヒーターＣ： 第２スリットを１本とした以外は上記ヒーターＡ、Ｂと
同様にして、急速加熱部の面積が極端に小さい（３％）
ハニカムヒーターを調製した。
同様にして、急速加熱部の面積が極端に小さい（３％）
ハニカムヒーターを調製した。
【００５８】
【００５９】〔ＦＴＰ試験〕 上記のようにして得られたヒーターＡ〜Ｃを用い、その
直後に０．９ｌのライトオフ触媒を、さらに後流側に
１．７ｌのメイン触媒を配置して、図２、図３に示す２
種の排気システム（Manifold System及びUndertoe Syst
em）を構成した。図中の符号１００はハニカムヒータ
ー、１０１はライトオフ触媒、１０２はメイン触媒、１
０３はエンジンをそれぞれ示している。エンジンは排気
量２０００ｃｃ、Ｌ４型のものを用いた。また、ハニカ
ムヒーター、ライトオフ触媒、メイン触媒はすべて、入
口温度が８５０℃のストイキオの排ガスにさらし、１分
毎に５秒間燃料カットされたモードで加速耐久して、劣
化させたものを用いた。
直後に０．９ｌのライトオフ触媒を、さらに後流側に
１．７ｌのメイン触媒を配置して、図２、図３に示す２
種の排気システム（Manifold System及びUndertoe Syst
em）を構成した。図中の符号１００はハニカムヒータ
ー、１０１はライトオフ触媒、１０２はメイン触媒、１
０３はエンジンをそれぞれ示している。エンジンは排気
量２０００ｃｃ、Ｌ４型のものを用いた。また、ハニカ
ムヒーター、ライトオフ触媒、メイン触媒はすべて、入
口温度が８５０℃のストイキオの排ガスにさらし、１分
毎に５秒間燃料カットされたモードで加速耐久して、劣
化させたものを用いた。
【００６０】表１に示す条件で、ＦＴＰ（Federal Test
Procedure）に準じてＢａｇエミッションを測定し、実
施例１〜３及び比較例１の各々のコールドスタート特性
を評価した。なお、この測定に際しては、ハニカムヒー
ターの上流側から二次空気を１２０l/minでエンジン始
動時から１００秒間導入した。また、通電は定電圧発生
装置を用い、所定のｋＷになるよう電圧を調整した。通
電時間はエンジンクランク後から３０秒間とした。
Procedure）に準じてＢａｇエミッションを測定し、実
施例１〜３及び比較例１の各々のコールドスタート特性
を評価した。なお、この測定に際しては、ハニカムヒー
ターの上流側から二次空気を１２０l/minでエンジン始
動時から１００秒間導入した。また、通電は定電圧発生
装置を用い、所定のｋＷになるよう電圧を調整した。通
電時間はエンジンクランク後から３０秒間とした。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ない電力で、内燃機関から排出される排ガス中の有害
成分、特にコールドスタート時に大量発生するＨＣを効
率よく浄化することができる。
少ない電力で、内燃機関から排出される排ガス中の有害
成分、特にコールドスタート時に大量発生するＨＣを効
率よく浄化することができる。
【図１】本発明の実施態様の一例を示す説明図である。
【図２】実施例においてヒーターの性能を評価するため
に用いたシステム（Manifold System）の概要図であ
る。
に用いたシステム（Manifold System）の概要図であ
る。
【図３】実施例においてヒーターの性能を評価するため
に用いたシステム（Undertoe System）の概要図であ
る。
に用いたシステム（Undertoe System）の概要図であ
る。
１…ハニカム構造体、３…第１スリット、４…第２スリ
ット、５…電極、６…ガス流入側端面、７…ガス流出側
端面、１００…ハニカムヒーター、１０１…ライトオフ
触媒、１０２…メイン触媒、１０３…エンジン
ット、５…電極、６…ガス流入側端面、７…ガス流出側
端面、１００…ハニカムヒーター、１０１…ライトオフ
触媒、１０２…メイン触媒、１０３…エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−295184（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136412（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−184938（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−179939（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/24 B01J 35/02 H05B 3/14
Claims (2)
- 【請求項１】 導電性材料からなる隔壁に仕切られたガ
ス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有し、ガス
流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカム構造体
と、該ハニカム構造体に設けられた通電のための少なく
とも２つの電極とを含むハニカムヒーターであって、前
記隔壁上には触媒層が被覆担持され、前記ハニカム構造
体には、ガス通過断面の大部分又は特定の部分を発熱す
るように、複数かつ平行に第１スリットが配設され、更
に少なくともガス流入側端面近傍を含む特定の領域が他
の領域に比して局所的に急速加熱できるように、ガス流
出側端面より少なくとも１本の第２スリットがガス流入
側端面まで到達しないよう配設され、かつ前記局所的に
急速加熱される特定の領域の面積がガス通過断面積の５
〜５０％の範囲にあることを特徴とするハニカムヒータ
ー。 - 【請求項２】 導電性材料からなる隔壁に仕切られたガ
ス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有し、ガス
流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカム構造体
と、該ハニカム構造体に設けられた通電のための少なく
とも２つの電極とを含むハニカムヒーターであって、前
記隔壁上には触媒層が被覆担持され、前記ハニカム構造
体には、ガス通過断面の大部分又は特定の部分を発熱す
るように、複数かつ平行にスリットが配設され、更に少
なくともガス流入側端面近傍を含む特定の領域が他の領
域に比して局所的に急速加熱できるように、ガス流出側
端面より少なくとも１つの孔がガス流入側端面まで到達
するよう配設され、かつ前記局所的に急速加熱される特
定の領域の面積がガス通過断面積の５〜５０％の範囲に
あることを特徴とするハニカムヒーター。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31375393A JP3210508B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | ハニカムヒーター |
| US08/354,415 US5680503A (en) | 1993-12-14 | 1994-12-12 | Honeycomb heater having a portion that is locally quickly heated |
| DE69414816T DE69414816T2 (de) | 1993-12-14 | 1994-12-14 | Honigwabenheizgerät |
| EP94309320A EP0661096B1 (en) | 1993-12-14 | 1994-12-14 | Honeycomb heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31375393A JP3210508B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | ハニカムヒーター |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001077716A Division JP2001252573A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | ハニカムヒーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166845A JPH07166845A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3210508B2 true JP3210508B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=18045127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31375393A Expired - Fee Related JP3210508B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | ハニカムヒーター |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5680503A (ja) |
| EP (1) | EP0661096B1 (ja) |
| JP (1) | JP3210508B2 (ja) |
| DE (1) | DE69414816T2 (ja) |
Families Citing this family (16)
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|---|---|---|---|---|
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| US8089030B2 (en) * | 2005-01-18 | 2012-01-03 | Marvel Concepts, Llc | Bucky warmer with holder |
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| EP2411142B1 (en) * | 2009-02-27 | 2016-11-16 | Inventys Thermal Technologies Inc. | Parallel passage fluid contactor structure |
| GB2470404B (en) | 2009-05-22 | 2014-03-19 | Phillips Screw Co | Low energy screws for wood and similar materials |
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