JPH05115797A - ハニカム構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部の発熱性に優れ，かつスコーピングの発
生がないハニカム構造体を提供すること。 【構成】 導電性の波板（１１，１２）の間に平板（４
２）を介在させて巻回してなるハニカム構造体におい
て，ハニカム構造体の軸方向の片側面から見たとき，波
板１２の谷部の端部１２２Ａは隣接する一方側の波板１
１の山部の端部１１１Ａと，平板４２を介して，接合さ
れて接合部３１を形成している。一方，軸方向の他側面
から見たとき，波板１２の山部の端部１２１Ｂは隣接す
る他の波板の谷部の端部と平板４３を介して，隣接する
波板と接合されている。ハニカム構造体の加熱用電流
は，接合部３１から３２の方向即ち波板の幅方向へ流
れ，波板全体を効率良く加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，排気ガス浄化用触媒担
体などに用いる渦巻き状のハニカム構造体，特にその内
部の発熱性に優れると共にスコーピングを防止したハニ
カム構造体に関する。

【０００２】

【従来技術】例えば，自動車の排気浄化に用いる排気ガ
ス浄化用触媒担体，そのスタートアップ用ヒータ，ディ
ーゼルエンジンの排気中のパティキュレートを捕集する
ためのトラッパ等においては，平板と波板とを渦巻き状
に巻回したハニカム構造体が用いられている（例えば特
開昭６３−１６８５８号）。そして，これらハニカム構
造体は，波板更には平板に加熱用電流を印加することに
より，その全体を加熱できるよう構成してある。この加
熱により，排気ガス浄化用触媒担体に担持した触媒の活
性を向上させたり，上記トラッパに捕集したパテキュレ
ートを燃焼除去する。

【０００３】これらハニカム構造体は，薄肉の材料を用
いて，容易に通気性のコルゲート構造体（後述の図５〜
図７参照）を製造できる点で優れている。そして，図１
１（ａ）に，従来のハニカム構造体９の要部を示すごと
く，ハニカム構造体は，導電性の波板９１，９２の間に
平板８２を介在させて渦巻き状に巻回されている（図
５，図６参照）。また，波板９１，９２は，その幅方向
の端部において，ハニカム構造体９の軸方向の両側部分
とも，それぞれ隣接する波板９２，９１に，導電材料に
より接合された接合部９５を有する。この接合部９５は
スポット溶接等により溶接されている。この溶接は，ハ
ニカム構造体のスコーピングを防止するためである。

【０００４】即ち，ハニカム構造体は，その長期使用中
において，上記加熱の繰り返しにより，ハニカム構造体
の中心部分が前方あるいは後方へ少しづつ突出していく
という，スコーピングを生ずることがある。つまり，平
板と波板の相互間にズレを生じて，ハニカム構造体の軸
方向へのズレを生ずる。そこで，従来は，上記のごと
く，波板９１，９２は，互いに隣接する部分を平板８２
と共に溶接してスコーピングを防止しているのである。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来のハニカ
ム構造体９は，上記のごとく，加熱用電流を流したと
き，図１１（ｂ）に示すごとく，加熱用電流Ｃは，両端
部の接合部９５に沿って，ハニカム構造体９の半径方向
に，放射状に流れる（後述の図８のＲ方向）。そして，
その流れは殆どハニカム構造体９の両端部のみである。
即ち，従来のハニカム構造体９は，波板９１，９２の端
部が互いに隣接する部分において，全て導電材料により
接合された接合部９５を有している。そのため，上記加
熱用電流Ｃは，接合部９５に沿って波板９１，９２の両
端部の表面近くのみを流れ易くなり，波板の幅方向には
殆ど流れない。

【０００６】そのため，従来のハニカム構造体は，その
内部の発熱性が悪く，前記触媒効果や，パティキュレー
ト燃焼効果を充分に達成することができない。本発明
は，かかる従来の問題点に鑑み，内部の発熱性に優れ，
かつスコーピングの発生がないハニカム構造体を提供し
ようとするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は，導電性の波板の間に平板
を介在させて渦巻き状に巻回してなるハニカム構造体に
おいて，上記波板の幅方向の端部は，ハニカム構造体の
軸方向の片側面から見たとき隣接する一方側の波板又は
平板の端部と電気的導通可能に接合された接合部を有
し， また上記軸方向の他側面から見たとき波板の幅方
向の端部は隣接する他方側の波板又は平板の端部と電気
的導通可能に接合された接合部を有してなり，上記波板
に加熱用電流を印加したときには，該加熱用電流は波板
の幅方向において一方の接合部から他方の接合部に斜方
向に流れるよう構成されていることを特徴とするハニカ
ム構造体にある。

【０００８】本発明において最も注目すべきことは，ハ
ニカム構造体の軸方向の片側面から見たとき，当該波板
の端部は，隣接する一方側の波板又は平板のみに接合さ
れていること，また逆に上記軸方向の他側面から見たと
き，波板の端部は隣接する他方側の波板又は平板のみに
接合されていること，またその接合は導電材料により行
われていることである。

【０００９】換言すれば，波板は山部と谷部とが連続し
た板状体である。そして，波板と波板との間には平板が
介在されて，これらが積層状に巻回されている。それ
故，軸方向の片側面において，波板の山部が隣接する波
板又は平板に接合されている場合には，その山部の反対
側の山部，即ち軸方向の他側面の山部は接合されていな
い。そして，この他側面においては，谷部が他の隣接す
る波板又は平板に接合されている。また，この谷部の反
対側の谷部，即ち軸方向の上記片側面の谷部は接合され
ていない。そのため，後述のごとく，加熱用電流は波板
の幅方向において，一方の接合部から他方の接合部へ斜
方向に流れることになる。

【００１０】また，上記のごとく，一方の波板の端部を
隣接する波板の端部と接合する場合には，両波板の間に
は平板が介在しているので，該平板を介して両波板を接
合することとなる（図１〜図３参照）。また，波板と平
板とは直接にその端部で接合することもできる（図９，
図１０参照）。

【００１１】また，ハニカム構造体は，中心電極と外筒
電極との間において巻回されているが，波板の端部にお
ける上記接合部は，外筒電極の近くにおいては，例えば
１つ置き，３つ置きのごとくその接合部の数を少なくす
ることもできる。これにより，ハニカム構造体の外周部
近くの，単位面積当たりの加熱量を大きくすることがで
きる。即ち，ハニカム構造体の外周部近くでは，放熱が
大きいために，中心部に比して温度が低い。しかし，上
記のごとく外周部において，接合部の数を少なくする
と，加熱用電流の通路が少なくなり，電気抵抗が増大し
て加熱量が多くなる。そのため，外周部の温度低下を少
なくすることができる。

【００１２】次に，上記波板は，導電性を有する。かか
る波板としては，金属板，金網，金網に金属粉末やセラ
ミックス粉末を一体的に焼結させた多孔質体などがあ
る。また，かかる多孔質体には，例えば排気浄化触媒を
担持する。或いは，多孔質体を濾材として，これにディ
ーゼルエンジンの排気ガスを通過させ，パティキュレー
トを捕集させる。また，波板は，その表面に電気絶縁層
を設けておくこともできる。例えば，Ａｌ（アルミニウ
ム）を含有するフェライト系ステンレス鋼板を用いる場
合には，その表面にＡｌ₂ Ｏ₃ の電気絶縁層が形成され
る。かかる，電気絶縁層は，上記端部の接合に際して，
接合該当部分を除去し，電気的導通を確保する。

【００１３】また，平板としては，電気絶縁体又は上記
と同様の金属板，金網，多孔質体等の板状体がある。該
平板は，その表面に電気絶縁層を有し，両側に位置する
波板を電気的に隔離している。なお，上記のごとく波板
と平板とを接合する場合には，上記と同様に接合該当部
分の電気絶縁層を除去して，電気的導通を確保する。ま
た，上記接合部の接合法としては，溶接，ろう付け，金
属粉末の焼結による接合等がある。また，本発明のハニ
カム構造体は，排気ガス浄化用触媒担体，ディーゼルパ
ティキュレートの捕集用フィルター，これらのプレヒー
タ等に用いることができる。

【００１４】

【作用及び効果】本発明のハニカム構造体においては，
波板の間に平板を介在させて巻回してなると共に，上記
のごとく，波板の幅方向の端部は上記片側面においては
隣接する一方側の波板又は平板に接合し，他側面におい
ては他方側の波板又は平板に接合している。そのため，
中心電極と外筒電極との間に加熱用電流を印加したとき
には，該加熱用電流は上記両端部の接合部を交互に通っ
て流れる。即ち，加熱用電流は，波板の幅方向におい
て，一方の接合部から他方の接合部に，波板の内部を斜
方向に流れる。

【００１５】また，そのため，本発明のハニカム構造体
においては，加熱用電流は，中心電極から外筒電極に向
かって，放射方向のみならず，渦巻き方向にも流すこと
ができる。それ故，波板は，その幅方向の内部において
も均一に加熱されることとなり，内部の発熱性に優れて
いる。なお，従来のハニカム構造体は，前記のごとく，
波板の両端部が全て導電材料により接合されていた。そ
のため，加熱用電流は両端部に沿って，半径方向に，放
射状に流れてしまっていた。それ故，波板の幅方向にお
いても，また波板の渦巻き方向においても，加熱用電流
が余り流れず，波板の幅方向の中央部分が殆ど加熱され
なかった。

【００１６】また，本発明においては，波板の上記片側
面の端部が隣接する一方側の波板又は平板に，また波板
の上記他側面の端部が他方側の波板又は平板に接合され
ている。それ故，ハニカム構造体が前記スコーピングを
生ずることがない。したがって，本発明によれば，内部
の発熱性に優れ，かつスコーピングの発生がないハニカ
ム構造体を提供することができる。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかるハニカム構造体につき，図１〜
図７を用いて説明する。まず，本例のハニカム構造体
は，図５〜図７に示すごとく，波板１１〜１４と平板４
１〜４４とを交互に重ね，中心電極２１に対して，渦巻
き状に巻回してなるものである。そして，巻回中心を中
心電極２１に，一方その外周を外筒電極２２に固定して
ある。また，図７に示すごとく中心電極２１と外筒電極
２２との間には，電源２３，スイッチ２４を介在させ
て，波板１１〜１４に加熱用電流を印加するための電気
回路を形成する。

【００１８】そして，ハニカム構造体の軸方向の片側面
（図１の左側）から見たとき，波板１１の幅方向の端部
１１１Ａは，隣接する一方側の波板１２の端部１２２Ａ
と，電気的導通可能に接合され，接合部３１を形成して
いる。また，ハニカム構造体の軸方向の他側面（図１の
右側）から見たとき，波板１１の幅方向の端部１１２Ｂ
は，隣接する他方側の波板１４（図２）と接合され，接
合部３２を形成している。具体的には，各々の接合を溶
接または，Ｆｅ−２０％Ｃｒ−１０％Ａｌ＋ＲＥＭの金
属粉末の焼結によって行った。

【００１９】上記に関して，更に詳しく説明すれば，図
１において，まず波板１１，１２の全幅は，平板４２，
４３と同じ幅Ｄを有している。そして，波板１１は，上
記片側面においては，隣接する波板１２の端部と接合す
るための端部１１１Ａを有する。この端部１１１Ａは，
波板の山部の端部である。一方，この山部の端部１１１
Ａ，１１１Ａの間には，谷部の端部１１２Ａがある（図
１，図２）。そして，該谷部の端部１１２Ａは，斜状に
切り欠かれており（切欠幅ｄ），山部の端部１１１Ａよ
りも，幅方向の内側に位置している（図１，図４）。そ
のため，該谷部の端部１１２Ａは，平板４１の端部４１
Ａよりも内方に位置する（図２，４）。

【００２０】また，波板１１は，上記他側面，即ち，上
記山部の端部１１１Ａの反対側においては，その山部の
端部１１１Ｂは斜状に切り欠かれ，谷部の端部１１２Ｂ
（上記端部１１２Ａの反対側）は突出している（図２，
４）。そのため，上記片側面の山部の端部１１１Ａと，
他側面の谷部の端部１１２Ｂとが隣接する波板と接合さ
れることになる。

【００２１】また，波板１２は，図１に示すごとく，軸
方向の片側面の谷部の端部１２２Ａが接合部となり，そ
の山部の端部１２１Ａは切り欠かれて内側にある。ま
た，波板１２における軸方向の他側面においては，山部
の端部１２１Ｂが接合部となり，谷部の端部１２２Ｂは
切り欠かれて内側にある。それ故，図１〜図４より知ら
れるごとく，ハニカム構造体の軸方向の片側面において
は，波板１１はその山部の端部１１１Ａが平板４２を介
して，隣接する波板１２の谷部の端部１２２Ａと，平板
４２の端部４２Ａ側で接合され，接合部３１を形成す
る。そして，波板１１の谷部の端部１１２Ａ，波板１２
の山部の端部１２１Ａは，接合されず，それぞれ平板１
４，平板４３に当接しているのみである。

【００２２】一方，ハニカム構造体の軸方向の他側面
（図１の右側）においては，波板１１はその谷部の端部
１１２Ｂが平板４１を介して，平板４１の端部４２Ｂ側
において隣接する他の波板１４の端部と接合されて接合
部３２を形成する（図２，４）。また，波板１１の山部
の端部１１１Ｂ，波板１２の谷部の端部１２２Ｂは接合
されず，平板４２に当接しているのみである。図２〜図
４は，波板１１〜１４，平板４１〜４４及びこれらの間
における上記の接合状態を示している。そして，同図よ
り知られるごとく，ハニカム構造体の軸方向の片側面
（図２，図４の上側，図３の平面）においては，平板４
２の両側において隣接した波板１１の山部の端部１１１
Ａと波板１２の谷部の端部１２２Ａとが接合され，接合
部３１を形成する。また，平板４４の両側においては，
波板１３の山部の端部１３１Ａと波板１４の谷部の端部
１４２Ａとが接合され，接合部３１を形成する。

【００２３】そして，波板１１の谷部の端部１１２Ａは
平板４１に当接し，波板１２の山部の端部１２１Ａと波
板１３の谷部の端部１３２Ａとは共に平板４３に当接
し，波板１４の山部の端部１４１Ａは平板４１に当接
し，これらはいずれも溶接されていない。しかし，これ
らの端部１１２Ａ，１２１Ａ，１３２Ａ，１４１Ａの反
対側（図１の右側）の端部は，隣接する波板の端部とそ
れぞれ接合されて，接合部３２を形成する（図１，図
２，図４参照）。図４は，上記の接合部３１，３２の位
置を，波板１１，１２及びその間の平板４２の周囲を中
心に示したものである。

【００２４】また，本例においては，波板１１〜１４及
び平板４１〜４４は，共にＦｅ−２０Ｃｒ−５ＡｌのＡ
ｌ含有フェライト系ステンレス鋼板を用いた。そして，
これら波板及び平板の表面には，Ａｌ₂ Ｏ₃ の電気絶縁
膜が形成されている。また，導電材料による接合部３
１，３２においては，波板の接合端部のみが，上記Ａｌ
₂ Ｏ₃ 絶縁膜を除去してあり，平板を介して隣接する波
板間の端部における電気導通を可能としている。なお，
本例においては，接合部を形成しない端部は，切欠き状
としたが，必ずしも切欠き状とする必要はない。要する
に，波板相互間を接合する部分について，導電材料によ
り上記のごとく接合しなければ良いのである。

【００２５】次に，本例のハニカム構造体における作用
効果につき説明する。まず，本例のハニカム構造体１を
加熱するに当たっては，図７に示す加熱用電気回路にお
いて，スイッチ２４を閉じて，上記中心電極２１と外筒
電極２２との間に加熱用電流を印加する。これにより，
加熱用電流は，図８に示すごとく，ハニカム構造体の半
径方向Ｒに放射状に流れると共に，波板１１〜１４にお
いてその渦巻き方向Ｕにも流れる。

【００２６】この加熱用電流の流路につき，図４を用い
て説明すれば，波板１１の谷部の端部１１２Ｂに入った
電流は，矢印に示すごとく，波板１１内を斜上方の山部
の端部１１１Ａへ向かって流れ，接合部３１を経て波板
１２の谷部の端部１２２Ａに入る。そして，波板１２を
斜下方に向かい，山部の端部１２１Ｂより，下方の接合
部３２を経て波板１３の谷部の端部１３２Ｂに入る。そ
して，波板１３を右上方に向かう。

【００２７】即ち，加熱用電流は，接合部３１と接合部
３２を経て，巻回された波板１１〜１４を繰り返し通過
して，ハニカム構造体の半径方向へ放射状に流れる。そ
のため，加熱用電流は波板１１〜１４の内部を全て流れ
ることになる。この点，従来は，前記のごとく，ハニカ
ム構造体の軸方向の両端部のみにおいて放射状に流れ，
波板の内部へは殆ど流れなかった。

【００２８】また，本例においては，各波板１１〜１４
において，加熱用電流は，中心電極から外筒電極に向か
って，渦巻方向にも流れる。それ故，本例のハニカム構
造体によれば，図８に示すごとく，加熱用電流は放射状
に半径方向Ｒにも，また渦巻方向Ｕにも流れ，ハニカム
構造体全体が均一に加熱される。また，本例のハニカム
構造体１においては，波板が，隣接する山部又は谷部の
各端部において，接合部３１又は３２により接合されて
いるので，スコーピングを発生することもない。

【００２９】実施例２ 本例のハニカム構造体は，図９及び図１０に示すごと
く，実施例１のハニカム構造体において，波板１１，１
２（１３，１４も同様）の片側面（図１０の上側）にお
ける，谷部の端部１１２Ａ，１２２Ａのみを，隣接する
平板４１，４２に接合して，接合部３１を形成したもの
である。また，ハニカム構造体の軸方向の他側面（図１
０の下側）においては，波板１１，１２の山部の端部１
１１Ｂ，１２１Ｂを平板４２，４３に接合して，接合部
３２を形成する。その他の端部は電気的導通可能に接合
していない。その他は，実施例１と同様である。

【００３０】本例のハニカム構造体において，加熱用電
流を印加したときには，その電流は図１０に矢印で示す
ごとく，波板１１を斜め下方に流れて，山部の端部１１
１Ｂ，接合部３２より平板４２に入る。そして，平板４
２を上昇して接合部３１より波板１２の谷部の端部１２
２Ａに入り，波板１２内を斜下方に流れる。そして，波
板１２の山部の端部１２１Ｂより，接合部３２を経て平
板４３に入り，これを上昇して接合部３１より波板１３
に入る。

【００３１】このように，本例においては，加熱用電流
は，波板１１，平板４２，波板１２，平板４３のよう
に，波板と平板とをジグザグ状に流れる。そのため，加
熱用電流は，実施例１と同様にハニカム構造体の半径方
向に放射状に流れる。また，加熱用電流は，波板及び平
板の内部においてもそれぞれ渦巻き状に流れる。本例に
おいても，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，ハニカム構造体の波板と平
板との接合状態を示す要部展開斜視図。

【図２】実施例１のハニカム構造体の要部斜視図。

【図３】実施例１のハニカム構造体の平面図。

【図４】図３のＷ−Ｗ線矢視断面図，及び加熱用電流の
流れ方向の説明図。

【図５】実施例１のハニカム構造体の巻回状態を示す説
明図。

【図６】実施例１のハニカム構造体の，軸方向一部省略
正面図。

【図７】実施例１のハニカム構造体における，加熱用電
気回路の説明図。

【図８】実施例１のハニカム構造体における，加熱用電
流の流れ方向の説明図。

【図９】実施例２におけるハニカム構造体の要部平面
図。

【図１０】実施例２におけるハニカム構造体の加熱用電
流の流れ方向の説明図。

【図１１】従来のハニカム構造体における，要部平面
図，及び加熱用電流の流れ方向の説明図。

【符号の説明】

１１〜１４．．．波板， １１１Ａ，１１２Ｂ，１２１Ｂ，１２２Ａ．．．端部， ２１．．．中心電極， ２２．．．外筒電極， ３１，３２．．．接合部， ４１〜４４．．．平板，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性の波板の間に平板を介在させて渦
   巻き状に巻回してなるハニカム構造体において，上記波
   板の幅方向の端部は，ハニカム構造体の軸方向の片側面
   から見たとき隣接する一方側の波板又は平板の端部と電
   気的導通可能に接合された接合部を有し， また上記軸
   方向の他側面から見たとき波板の幅方向の端部は隣接す
   る他方側の波板又は平板の端部と電気的導通可能に接合
   された接合部を有してなり，上記波板に加熱用電流を印
   加したときには，該加熱用電流は波板の幅方向において
   一方の接合部から他方の接合部に斜方向に流れるよう構
   成されていることを特徴とするハニカム構造体。