JPH05144549A - ヒーターユニツト - Google Patents
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 抵抗調節機構を有するハニカムヒーター13
の外周部を無機接着剤12を介して保持用部材4で被覆
し、更に外枠たる缶体10に保持してなるヒーターユニ
ット。 【効果】 このヒーターユニットは、高い一体性を有し
ており、自動車の苛酷な運転条件下においても短絡を防
止し、スリット等の抵抗調節機構の絶縁性を確実に保持
することができる。
の外周部を無機接着剤12を介して保持用部材4で被覆
し、更に外枠たる缶体10に保持してなるヒーターユニ
ット。 【効果】 このヒーターユニットは、高い一体性を有し
ており、自動車の苛酷な運転条件下においても短絡を防
止し、スリット等の抵抗調節機構の絶縁性を確実に保持
することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車排ガスの浄化等
に好適に用いることができる抵抗調節型ヒーターユニッ
トに関する。
に好適に用いることができる抵抗調節型ヒーターユニッ
トに関する。
【0002】
【従来の技術】最近になり、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(NOX)、一酸化炭
素(CO)、炭化水素(HC)を浄化するための触媒、
触媒担体等として、従来公知の多孔質セラミックハニカ
ム構造体の他に、金属ハニカム構造体が注目を集めるよ
うになってきた。一方、排ガス規制の強化に伴い、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。
出される排気ガス中の窒素酸化物(NOX)、一酸化炭
素(CO)、炭化水素(HC)を浄化するための触媒、
触媒担体等として、従来公知の多孔質セラミックハニカ
ム構造体の他に、金属ハニカム構造体が注目を集めるよ
うになってきた。一方、排ガス規制の強化に伴い、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。
【0003】このようなハニカム構造体として、例えば
実開昭63−67609号公報に記載の技術が知られて
いる。この実開昭63−67609号公報には、セラミ
ック製主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル担体
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
触媒を配設した触媒コンバーターが開示されている。
実開昭63−67609号公報に記載の技術が知られて
いる。この実開昭63−67609号公報には、セラミ
ック製主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル担体
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
触媒を配設した触媒コンバーターが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
63−67609号公報記載の触媒コンバーターにおい
ては、主モノリス触媒の上流側に近接させて配設したプ
レヒーターとしてのメタルモノリス触媒は、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、その抵抗が調節されておら
ず(すなわち、材質、寸法、リブ厚が規定されるのみ
で、所望の抵抗が調節されていない)、昇温特性が不十
分であるという問題があった。
63−67609号公報記載の触媒コンバーターにおい
ては、主モノリス触媒の上流側に近接させて配設したプ
レヒーターとしてのメタルモノリス触媒は、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、その抵抗が調節されておら
ず(すなわち、材質、寸法、リブ厚が規定されるのみ
で、所望の抵抗が調節されていない)、昇温特性が不十
分であるという問題があった。
【0005】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、該電極間に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)。このヒーターは、その
スリットの外周部にジルコニア系の耐熱性無機接着剤を
充填し、スリット間を絶縁している。このヒーターによ
れば、所望の発熱性を制御でき、かつ自動車排ガスのコ
ールドスタート時のエミッション低減に有用である。
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)。このヒーターは、その
スリットの外周部にジルコニア系の耐熱性無機接着剤を
充填し、スリット間を絶縁している。このヒーターによ
れば、所望の発熱性を制御でき、かつ自動車排ガスのコ
ールドスタート時のエミッション低減に有用である。
【0006】本出願人はまた、ハニカム構造体の外周に
設けたスリットにアルミナ質等のセラミックからなる絶
縁部材(スペーサー)をセットして絶縁部を成形したヒ
ーター、また、ハニカムヒーターの外周部をセラミック
質のマット、クロス等の絶縁物質を介在させ金属質バン
ドで被覆することによりハニカムヒーターを保持する方
法などを提案した(特願平3−15880号)。さらに
特願平3−15880号には、バンドやリング自体を、
例えばAl2O3やZrO2を容射してセラミックコーテ
ィングし、バンド及びリング表面に絶縁保護膜を形成す
る方法も開示されている。
設けたスリットにアルミナ質等のセラミックからなる絶
縁部材(スペーサー)をセットして絶縁部を成形したヒ
ーター、また、ハニカムヒーターの外周部をセラミック
質のマット、クロス等の絶縁物質を介在させ金属質バン
ドで被覆することによりハニカムヒーターを保持する方
法などを提案した(特願平3−15880号)。さらに
特願平3−15880号には、バンドやリング自体を、
例えばAl2O3やZrO2を容射してセラミックコーテ
ィングし、バンド及びリング表面に絶縁保護膜を形成す
る方法も開示されている。
【0007】本出願人は更に、抵抗調節機構の少なくと
も一部分に絶縁性を有するセラミックコーティング(例
えばホーロー加工)を施すか、及び/又は、抵抗調節機
構たるスリットの外周部に絶縁性セラミックコーティン
グされた金属質のスペーサーを挿入してなる抵抗調節型
ヒーターや、この抵抗調節型ヒーターを絶縁性を有する
セラミックコーティングが施された缶体に保持してなる
ヒーターユニットを提案した(特願平3−167645
号)。
も一部分に絶縁性を有するセラミックコーティング(例
えばホーロー加工)を施すか、及び/又は、抵抗調節機
構たるスリットの外周部に絶縁性セラミックコーティン
グされた金属質のスペーサーを挿入してなる抵抗調節型
ヒーターや、この抵抗調節型ヒーターを絶縁性を有する
セラミックコーティングが施された缶体に保持してなる
ヒーターユニットを提案した(特願平3−167645
号)。
【0008】上記したいずれの方法もヒーターの抵抗調
節機構を絶縁して保護する手法を示すものであるが、自
動車の苛酷な運転条件下(特に、振動と熱衝撃)におい
ては、特願平2−96866号のヒーターは、無機接着
剤が脱離する可能性があり、また、特願平3−1588
0号のヒーターは、水平方向及び垂直方向の振動により
ヒーターが変形し、スペーサーが破壊したり、絶縁用マ
ットが損耗する恐れがある。特願平3−167645号
のヒーター及びヒーターユニットにおいては、これらの
問題の大部分は解消されているものの、導通の恐れのあ
る箇所は全てセラミックコーティングを施す必要があ
り、必ずしも簡易な方法ではない。
節機構を絶縁して保護する手法を示すものであるが、自
動車の苛酷な運転条件下(特に、振動と熱衝撃)におい
ては、特願平2−96866号のヒーターは、無機接着
剤が脱離する可能性があり、また、特願平3−1588
0号のヒーターは、水平方向及び垂直方向の振動により
ヒーターが変形し、スペーサーが破壊したり、絶縁用マ
ットが損耗する恐れがある。特願平3−167645号
のヒーター及びヒーターユニットにおいては、これらの
問題の大部分は解消されているものの、導通の恐れのあ
る箇所は全てセラミックコーティングを施す必要があ
り、必ずしも簡易な方法ではない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決した抵抗調節型ヒーターユニットを提供することを目
的とするものである。すなわち、本発明によれば、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、該電極間に抵抗調節
機構を設けてなる抵抗調節型ヒーターを金属質からなる
缶体に保持してなるヒーターユニットであって、該抵抗
調節型ヒーターの外周の少なくとも一部を無機質の接着
剤を介在して保持用部材で被覆し、該保持用部材で被覆
した抵抗調節型ヒーターを、更に外枠たる缶体に保持し
たことを特徴とするヒーターユニットが提供される。
決した抵抗調節型ヒーターユニットを提供することを目
的とするものである。すなわち、本発明によれば、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、該電極間に抵抗調節
機構を設けてなる抵抗調節型ヒーターを金属質からなる
缶体に保持してなるヒーターユニットであって、該抵抗
調節型ヒーターの外周の少なくとも一部を無機質の接着
剤を介在して保持用部材で被覆し、該保持用部材で被覆
した抵抗調節型ヒーターを、更に外枠たる缶体に保持し
たことを特徴とするヒーターユニットが提供される。
【0010】
【作用】本発明は、上記のように構成され、抵抗調節型
ヒーター(ハニカムヒーター)の外周の少なくとも一部
が、無機質接着剤を介し、保持用部材にて包み込むよう
に被覆されることにより、ハニカムヒーターの一体性が
増して、自動車運転中の水平方向及び垂直方向の振動に
よる変形が防止される。
ヒーター(ハニカムヒーター)の外周の少なくとも一部
が、無機質接着剤を介し、保持用部材にて包み込むよう
に被覆されることにより、ハニカムヒーターの一体性が
増して、自動車運転中の水平方向及び垂直方向の振動に
よる変形が防止される。
【0011】次に、本発明のヒーターユニットにおい
て、ハニカムヒーターを保持用部材で被覆する方法につ
いて説明する。本発明では、ハニカムヒーターの外周の
少なくとも一部が無機質接着剤を介して保持用部材に被
覆される。ここで、保持用部材に被覆されるハニカムヒ
ーターの外周部は、無機質接着剤の接着性を向上させる
ために、表面を粗くするのが好ましい。表面を粗くする
方法としては、サンドブラスト法等公知の方法を用いて
よく、好ましくは、ホーロー加工等のセラミックコーテ
ィングに、無機質の砥粒状のいわゆるサンドが担持され
た状態が接着性の点で好ましい。
て、ハニカムヒーターを保持用部材で被覆する方法につ
いて説明する。本発明では、ハニカムヒーターの外周の
少なくとも一部が無機質接着剤を介して保持用部材に被
覆される。ここで、保持用部材に被覆されるハニカムヒ
ーターの外周部は、無機質接着剤の接着性を向上させる
ために、表面を粗くするのが好ましい。表面を粗くする
方法としては、サンドブラスト法等公知の方法を用いて
よく、好ましくは、ホーロー加工等のセラミックコーテ
ィングに、無機質の砥粒状のいわゆるサンドが担持され
た状態が接着性の点で好ましい。
【0012】サンドの粒径は、0.1〜3mm程度が好ま
しく、特に0.2〜1.0mmの範囲が接着性の点で好ま
しい。サンドの材質については、耐熱性のある無機質の
ものであれば使用でき、特にシリカサンド、ムライトサ
ンド、ジルコンサンド、アルミナサンド、磁器質のサン
ド等セラミック質のものが強度、耐熱性の点で好まし
い。ホーロー加工する場合、代表的な釉薬種としては、
例えばN.B.S(米国のビューロー・オブ・スタンダ
ード)のA−19、A−20、A−55m、A−19
H、A−417、A−520、M37〜M41、M1
3、M43等が挙げられる。無機質のサンドとこの釉薬
の熱膨張率が比較的一致するように選定することが、サ
ンド等の付着強度の点で好ましい。また、ハニカムヒー
ターと同一組成または比較的類似の金属質からなるサン
ドをハニカム成形体の乾燥品(焼成前)にスプレー塗布
し、これを例えば還元焼成することにより金属質の砥粒
状の突起物がヒーター外周に一体的に付着したハニカム
ヒーターを得ることができる。
しく、特に0.2〜1.0mmの範囲が接着性の点で好ま
しい。サンドの材質については、耐熱性のある無機質の
ものであれば使用でき、特にシリカサンド、ムライトサ
ンド、ジルコンサンド、アルミナサンド、磁器質のサン
ド等セラミック質のものが強度、耐熱性の点で好まし
い。ホーロー加工する場合、代表的な釉薬種としては、
例えばN.B.S(米国のビューロー・オブ・スタンダ
ード)のA−19、A−20、A−55m、A−19
H、A−417、A−520、M37〜M41、M1
3、M43等が挙げられる。無機質のサンドとこの釉薬
の熱膨張率が比較的一致するように選定することが、サ
ンド等の付着強度の点で好ましい。また、ハニカムヒー
ターと同一組成または比較的類似の金属質からなるサン
ドをハニカム成形体の乾燥品(焼成前)にスプレー塗布
し、これを例えば還元焼成することにより金属質の砥粒
状の突起物がヒーター外周に一体的に付着したハニカム
ヒーターを得ることができる。
【0013】保持用部材の形状は、図2のような、断面
形状がコの字状のものであっても、単なるバンド状のも
のであってもよい。また、保持用部材の個数は、ヒータ
ーの大きさに依存し、1個の一体部からなる保持用部材
でヒーターの側面を保持しても、2個以上の保持用部材
を用いてもよいが、通常8個以下が組立工数の低減の点
で好ましい。
形状がコの字状のものであっても、単なるバンド状のも
のであってもよい。また、保持用部材の個数は、ヒータ
ーの大きさに依存し、1個の一体部からなる保持用部材
でヒーターの側面を保持しても、2個以上の保持用部材
を用いてもよいが、通常8個以下が組立工数の低減の点
で好ましい。
【0014】保持用部材の材質は耐熱性のセラミック質
や金属質のものを用い、また無機質接着剤と接する面は
ハニカムヒータ同様、表面を粗くするとよい。無機質の
接着剤としては、耐熱性と絶縁性を有するものであれば
特に制限はなく、例えば、アルミナ質、シリカ−アルミ
ナ質、ジルコニア質等の耐熱セメントやリン酸系のセメ
ントを用いることができる。保持用部材とハニカムヒー
ターの隙間、すなわち無機接着剤の充填厚みは0.2〜
2mm程度が強度と作業性の点で好ましい。
や金属質のものを用い、また無機質接着剤と接する面は
ハニカムヒータ同様、表面を粗くするとよい。無機質の
接着剤としては、耐熱性と絶縁性を有するものであれば
特に制限はなく、例えば、アルミナ質、シリカ−アルミ
ナ質、ジルコニア質等の耐熱セメントやリン酸系のセメ
ントを用いることができる。保持用部材とハニカムヒー
ターの隙間、すなわち無機接着剤の充填厚みは0.2〜
2mm程度が強度と作業性の点で好ましい。
【0015】保持用部材が金属質の場合、ハニカムヒー
ター(特に上下外周部)と保持用部材の絶縁を確実なも
のとするために、保持用部材とハニカムヒーターの間に
セラミックブロックを配設してもよく、また、保持用部
材のハニカムヒーターと対する接着面に、ホーローが
け、溶射、CVD処理等によってセラミックコーティン
グを施し、絶縁保護膜を形成してもよい。また、抵抗調
節機構がスリットである場合、絶縁性をより一層確実な
ものとするために、各スリット間にセラミック質のスペ
ーサーを挿入することが好ましい。
ター(特に上下外周部)と保持用部材の絶縁を確実なも
のとするために、保持用部材とハニカムヒーターの間に
セラミックブロックを配設してもよく、また、保持用部
材のハニカムヒーターと対する接着面に、ホーローが
け、溶射、CVD処理等によってセラミックコーティン
グを施し、絶縁保護膜を形成してもよい。また、抵抗調
節機構がスリットである場合、絶縁性をより一層確実な
ものとするために、各スリット間にセラミック質のスペ
ーサーを挿入することが好ましい。
【0016】このように、無機質接着剤を介して保持用
部材に被覆されたハニカムヒーターは、その外周部がさ
らに無機質のファイバー質からなる充填層を介して缶体
に保持される。ファイバー質の材質は特に限定されるも
のではないが、例えば、高温時に膨張するバームキュラ
イトを含むものがハニカムヒーターを適度に保持し、か
つ外周部へのガスのリークを防ぐため好ましい。この点
のハニカムヒーターへの締め付け圧力は、高温時の変形
防止の観点から15kg/cm2以下とするのが好ましく、
5kg/cm2以下が更に好ましい。また、充填層の厚みは
7mm以下が好ましい。
部材に被覆されたハニカムヒーターは、その外周部がさ
らに無機質のファイバー質からなる充填層を介して缶体
に保持される。ファイバー質の材質は特に限定されるも
のではないが、例えば、高温時に膨張するバームキュラ
イトを含むものがハニカムヒーターを適度に保持し、か
つ外周部へのガスのリークを防ぐため好ましい。この点
のハニカムヒーターへの締め付け圧力は、高温時の変形
防止の観点から15kg/cm2以下とするのが好ましく、
5kg/cm2以下が更に好ましい。また、充填層の厚みは
7mm以下が好ましい。
【0017】保持用部材が金属質の場合は、保持用部材
と缶体とを直接溶接等により固定し、ハニカムヒーター
を缶体に保持することができる。この場合、保持用部材
と缶体との間には、必ずしもファイバー質からなる充填
層は必要ではないが、保持用部材と缶体の間に、ギャッ
プを7mm以下設けることが好ましい。このように、ハニ
カムヒーターを缶体に適度にルーズフィットキャンニン
グすることによってハニカムヒーターの高温時の熱膨張
に基づく変位を吸収することができる。
と缶体とを直接溶接等により固定し、ハニカムヒーター
を缶体に保持することができる。この場合、保持用部材
と缶体との間には、必ずしもファイバー質からなる充填
層は必要ではないが、保持用部材と缶体の間に、ギャッ
プを7mm以下設けることが好ましい。このように、ハニ
カムヒーターを缶体に適度にルーズフィットキャンニン
グすることによってハニカムヒーターの高温時の熱膨張
に基づく変位を吸収することができる。
【0018】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−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、Fe−Alが
耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好まし
い。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
媒の剥離が殆ど生ずることがないことから好ましい。
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−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、Fe−Alが
耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好まし
い。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
媒の剥離が殆ど生ずることがないことから好ましい。
【0019】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、C
r粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末材料
を調整する。次いで、このように調整された金属粉末原
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。
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、C
r粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末材料
を調整する。次いで、このように調整された金属粉末原
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。
【0020】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℃〜1450℃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し、
良好な焼結体(ハニカム構造体)が得られ好ましい。
非酸化雰囲気下1000℃〜1450℃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し、
良好な焼結体(ハニカム構造体)が得られ好ましい。
【0021】焼成温度が1000℃未満の場合、成形体
が焼結せず、焼成温度が1450℃を越えると得られる
焼結体が変形するため、好ましくない。なお、望ましく
は、得られたハニカム構造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。
が焼結せず、焼成温度が1450℃を越えると得られる
焼結体が変形するため、好ましくない。なお、望ましく
は、得られたハニカム構造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。
【0022】次に、得られたハニカム構造体について、
後述する電極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設
ける。ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、
例えばスリットを種々の方向、位置、長さで設けるこ
と、貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、ハニ
カム構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるか、また
は貫通孔のセル密度を変化させること、およびハニカ
ム構造体の隔壁にスリットを設けること、等が好ましい
ものとして挙げられる。このうち、発熱部分を簡易に調
節できる方法として、のスリットの形成が特に好まし
い。
後述する電極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設
ける。ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、
例えばスリットを種々の方向、位置、長さで設けるこ
と、貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、ハニ
カム構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるか、また
は貫通孔のセル密度を変化させること、およびハニカ
ム構造体の隔壁にスリットを設けること、等が好ましい
ものとして挙げられる。このうち、発熱部分を簡易に調
節できる方法として、のスリットの形成が特に好まし
い。
【0023】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、
ハニカム型のヒーターが作製される。なお、ここでいう
電極とは、当該ヒーターに電圧をかけるための端子の総
称を意味し、アース等の端子を含む。
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、
ハニカム型のヒーターが作製される。なお、ここでいう
電極とは、当該ヒーターに電圧をかけるための端子の総
称を意味し、アース等の端子を含む。
【0024】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、好ましい。
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、好ましい。
【0025】金属質ハニカム構造体の表面に担持する触
媒は、大きな表面積を有する担体に触媒活性物質を担持
させたものである。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系に貴金属を10〜100g/ft3担持したもの
が好ましい。
媒は、大きな表面積を有する担体に触媒活性物質を担持
させたものである。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系に貴金属を10〜100g/ft3担持したもの
が好ましい。
【0026】本発明におけるハニカム構造体のハニカム
形状としては特に限定はされないが、具体的には、例え
ば6〜1500セル/インチ2(cpi2)(0.9〜23
3セル/cm2)の範囲のセル密度を有するように形成す
ることが好ましい。また、隔壁の厚さは50〜2000
μmの範囲が好ましい。
形状としては特に限定はされないが、具体的には、例え
ば6〜1500セル/インチ2(cpi2)(0.9〜23
3セル/cm2)の範囲のセル密度を有するように形成す
ることが好ましい。また、隔壁の厚さは50〜2000
μmの範囲が好ましい。
【0027】また、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。また、触媒を担持する場合には、触媒層との密着性
の点から5%以上の気孔率を有することが好ましい。な
お、本発明においてハニカム構造体とは、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)は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意な形状が使用できる。
孔質であっても非多孔質で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。また、触媒を担持する場合には、触媒層との密着性
の点から5%以上の気孔率を有することが好ましい。な
お、本発明においてハニカム構造体とは、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)は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意な形状が使用できる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく
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)純Fe粉末、純Cr粉末、Fe−50wt%
Al合金粉末、Fe−20wt%B粉末、Fe−75wt%
Si粉末をFe−20Cr−5Al−1Si−0.05
B(重量%)の組成になるよう原料を配合し、これを有
機バインダー(メチルセルロース)と酸化防止剤(オレ
イン酸)、水を添加して坏土を調整し、四角セルよりな
るハニカムを押出成形し、乾燥後H2雰囲気下1350
℃で焼成し、リブ厚4mil、貫通孔数500cpi2のハニ
カム構造体を得た
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)純Fe粉末、純Cr粉末、Fe−50wt%
Al合金粉末、Fe−20wt%B粉末、Fe−75wt%
Si粉末をFe−20Cr−5Al−1Si−0.05
B(重量%)の組成になるよう原料を配合し、これを有
機バインダー(メチルセルロース)と酸化防止剤(オレ
イン酸)、水を添加して坏土を調整し、四角セルよりな
るハニカムを押出成形し、乾燥後H2雰囲気下1350
℃で焼成し、リブ厚4mil、貫通孔数500cpi2のハニ
カム構造体を得た
【0029】上記方法により得られた外径90mmφ、長
さ40mmのハニカム構造体に、図1に示すように、スリ
ット2を貫通孔の軸方向に9ヶ所設け、かつスリット2
間のセル数が9個となるように形成した。次に、日本フ
リット製耐熱フリットXM−981Nと酸化クロム(C
r2O3)を重量比でそれぞれ100:50の割合で調合
したスラリーを、ハニカム構造体外周部のハニカムの長
さ方向の中央部に30mmの幅で浸し掛けにより施釉し
た。このホーローはおよそ740℃の耐熱温度を持つ。
さ40mmのハニカム構造体に、図1に示すように、スリ
ット2を貫通孔の軸方向に9ヶ所設け、かつスリット2
間のセル数が9個となるように形成した。次に、日本フ
リット製耐熱フリットXM−981Nと酸化クロム(C
r2O3)を重量比でそれぞれ100:50の割合で調合
したスラリーを、ハニカム構造体外周部のハニカムの長
さ方向の中央部に30mmの幅で浸し掛けにより施釉し
た。このホーローはおよそ740℃の耐熱温度を持つ。
【0030】施釉後、110℃で2時間以上乾燥し、そ
の後大気中1150℃で5分間熱処理して膜厚100μ
mのホーロー面を得た。次いで、もう一度同スラリーを
同じ所に施釉し、すぐに80#メッシュアンダーの粒度
のSiO2の粒子をふりかけ、上記と同様の乾燥及び熱
処理工程を行った。さらにもう一度、同じ所にスラリー
のみを施釉し、乾燥、熱処理工程を行った。このように
して、ハニカム構造体外周部の中央に、でこぼこした表
面を持つ幅30mmのホーローサンド付部1を形成した。
の後大気中1150℃で5分間熱処理して膜厚100μ
mのホーロー面を得た。次いで、もう一度同スラリーを
同じ所に施釉し、すぐに80#メッシュアンダーの粒度
のSiO2の粒子をふりかけ、上記と同様の乾燥及び熱
処理工程を行った。さらにもう一度、同じ所にスラリー
のみを施釉し、乾燥、熱処理工程を行った。このように
して、ハニカム構造体外周部の中央に、でこぼこした表
面を持つ幅30mmのホーローサンド付部1を形成した。
【0031】一方、保持用部材として、図3に示される
ような、厚さ0.8mmのフェライト系ステンレス鋼から
なる断面形状がコの字状のキャップ4を2つ用意した。
そして、図3(c)に示すように、キャップ4内面の中
央に幅30mmのホーローサンド面5を、上記ハニカム構
造体外周部のホーローサンド付部1と同じ工程で形成し
た。次に、ハニカム構造体の電極セット部3(図1参
照)に電極8としてステンレス製M10ボルトを溶接に
てセットし、また、図4に示されるような、厚さ0.8
mm、幅10mmのZrO2 製のスぺーサー6を、図7のよ
うに、ハニカム構造体のスリット2の中央にセットし
た。
ような、厚さ0.8mmのフェライト系ステンレス鋼から
なる断面形状がコの字状のキャップ4を2つ用意した。
そして、図3(c)に示すように、キャップ4内面の中
央に幅30mmのホーローサンド面5を、上記ハニカム構
造体外周部のホーローサンド付部1と同じ工程で形成し
た。次に、ハニカム構造体の電極セット部3(図1参
照)に電極8としてステンレス製M10ボルトを溶接に
てセットし、また、図4に示されるような、厚さ0.8
mm、幅10mmのZrO2 製のスぺーサー6を、図7のよ
うに、ハニカム構造体のスリット2の中央にセットし
た。
【0032】次に、図5に示される、円弧状で、その断
面形状がL字状になっているAl2O3 製のセラミック
ブロック7を用意した。面Bの曲率はハニカム構造体の
外径と同じであり、面Aのそれはキャップ(保持用部
材)4の内面とあわせてあり、3つのセラミックブロッ
ク7で1つのキャップ(保持用部材)4の内面と同じ円
弧を作るようになっている。このセラミックブロック7
を、図6のように、ハニカム構造体の外周面の端部に計
12ヶ(前後6ヶずつ)セットした。さらに、図9に示
すように、キャップ(保持用部材)4を、キャップ(保
持用部材)4、セラミックブロック7、ハニカム構造体
13で囲まれた空間に、無機接着剤12を充填しつつセ
ットした。無機接着剤12は、日産化学工業(株)製無機
接着剤ボンドエックス96番を使用した。これはSiO
2、Al2O3を主成分とするもので、最高使用温度12
00℃、熱膨張係数8×10-6/℃の特性を持つ。
面形状がL字状になっているAl2O3 製のセラミック
ブロック7を用意した。面Bの曲率はハニカム構造体の
外径と同じであり、面Aのそれはキャップ(保持用部
材)4の内面とあわせてあり、3つのセラミックブロッ
ク7で1つのキャップ(保持用部材)4の内面と同じ円
弧を作るようになっている。このセラミックブロック7
を、図6のように、ハニカム構造体の外周面の端部に計
12ヶ(前後6ヶずつ)セットした。さらに、図9に示
すように、キャップ(保持用部材)4を、キャップ(保
持用部材)4、セラミックブロック7、ハニカム構造体
13で囲まれた空間に、無機接着剤12を充填しつつセ
ットした。無機接着剤12は、日産化学工業(株)製無機
接着剤ボンドエックス96番を使用した。これはSiO
2、Al2O3を主成分とするもので、最高使用温度12
00℃、熱膨張係数8×10-6/℃の特性を持つ。
【0033】接着セット後、80℃で24時間、そし
て、110℃で24時間の乾燥を行い、キャップ(保持
用部材)4にて一体化した、外径98mm、厚さ48mmの
ハニカムヒーターを得た。このハニカムヒーターを、内
径106mm、厚さ1.5mmのSUS309からなる缶体
に保持するため、図9に示すように、缶体10とハニカ
ムヒーターとの間に、無機質ファイバー充填層9とし
て、住友3M製インタラムマット(商標)タイプ1Sを
5.5mm厚で配設し、さらに、ハニカムヒーターの側面
から側面の動きを止めるための押えリング11を2枚配
設した。押えリング11は、缶体10と同じ材質であ
る。このハニカムヒーターを保持した缶体10に、図1
0に示すように、フランジ14を設け、ヒーターユニッ
ト15を得た。
て、110℃で24時間の乾燥を行い、キャップ(保持
用部材)4にて一体化した、外径98mm、厚さ48mmの
ハニカムヒーターを得た。このハニカムヒーターを、内
径106mm、厚さ1.5mmのSUS309からなる缶体
に保持するため、図9に示すように、缶体10とハニカ
ムヒーターとの間に、無機質ファイバー充填層9とし
て、住友3M製インタラムマット(商標)タイプ1Sを
5.5mm厚で配設し、さらに、ハニカムヒーターの側面
から側面の動きを止めるための押えリング11を2枚配
設した。押えリング11は、缶体10と同じ材質であ
る。このハニカムヒーターを保持した缶体10に、図1
0に示すように、フランジ14を設け、ヒーターユニッ
ト15を得た。
【0034】(実施例2)ハニカム構造体の外周部全体
にホーローサンド付部1を形成するとともに、図3
(b)のように、保持用部材の内側全面にホーローサン
ド面5を形成し、セラミックブロック及びスペーサーを
配設せずに、図8に示すように、キャップ(保持用部
材)4とハニカム構造体13の間全体に無機質接着剤1
2を充填して接着した以外は実施例1と同様の方法でヒ
ーターユニット15を得た。
にホーローサンド付部1を形成するとともに、図3
(b)のように、保持用部材の内側全面にホーローサン
ド面5を形成し、セラミックブロック及びスペーサーを
配設せずに、図8に示すように、キャップ(保持用部
材)4とハニカム構造体13の間全体に無機質接着剤1
2を充填して接着した以外は実施例1と同様の方法でヒ
ーターユニット15を得た。
【0035】[加振バーナー耐久試験]実車耐久を模擬
した加振バーナー耐久試験により、上記実施例のヒータ
ーユニットの耐久性を調べた。すなわち、プロパンバー
ナーの燃焼排ガス(吸入空気量 1m3/min、プロパン2
1l/min )を用い、ヒーター温度を100℃から80
0℃まで5分間で昇温し、さらに800℃から100℃
まで5分間で降温するサイクルを100サイクル繰り返
した。この時、ヒーターユニットには加振機を用い強制
的に20G、200Hzの振動が与えられた。試験後の
ヒーターの絶縁状況を表1に示す。
した加振バーナー耐久試験により、上記実施例のヒータ
ーユニットの耐久性を調べた。すなわち、プロパンバー
ナーの燃焼排ガス(吸入空気量 1m3/min、プロパン2
1l/min )を用い、ヒーター温度を100℃から80
0℃まで5分間で昇温し、さらに800℃から100℃
まで5分間で降温するサイクルを100サイクル繰り返
した。この時、ヒーターユニットには加振機を用い強制
的に20G、200Hzの振動が与えられた。試験後の
ヒーターの絶縁状況を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】加振バーナー耐久試験の結果、実施例のヒ
ーターユニットは、耐久後も抵抗調節機構が維持され、
缶体との絶縁も維持でき、ハニカム構造体のセルの変形
も防止できた。
ーターユニットは、耐久後も抵抗調節機構が維持され、
缶体との絶縁も維持でき、ハニカム構造体のセルの変形
も防止できた。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のヒーター
ユニットは、高い一体性を有しており、自動車の苛酷な
運転条件においても短絡を防止し、スリット等の抵抗調
節機構の絶縁性を確実に保持することができるという利
点を有する。
ユニットは、高い一体性を有しており、自動車の苛酷な
運転条件においても短絡を防止し、スリット等の抵抗調
節機構の絶縁性を確実に保持することができるという利
点を有する。
【図1】ハニカム構造体の一例を示す平面図及び側面図
である。
である。
【図2】保持用部材の一例を示す斜視図である。
【図3】保持用部材の一例を示す平面図、側面図及び断
面図である。
面図である。
【図4】スペーサーの一例を示す平面図及び側面図であ
る。
る。
【図5】セラミックブロックの一例を示す正面図、平面
図及び側面図である。
図及び側面図である。
【図6】ハニカムヒーターにセラミックブロックを配設
した例を示す説明図である。
した例を示す説明図である。
【図7】ハニカムヒーターのスリットにスペーサーを挿
入した例を示す部分説明図である。
入した例を示す部分説明図である。
【図8】本発明のヒーターユニットの一例を示す部分断
面説明図である。
面説明図である。
【図9】本発明のヒーターユニットの他の例を示す部分
断面説明図である。
断面説明図である。
【図10】本発明のヒーターユニットの平面図及び側面
図である。
図である。
1 ホーローサンド付部 2 スリット 3 電極セット部 4 キャップ(保持用部材) 5 ホーローサンド面 6 スペーサー 7 セラミックブロック 8 電極 9 無機質ファイバー充填層 10 缶体 11 押えリング 12 無機接着剤 13 ハニカム構造体 14 フランジ 15 ヒーターユニット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年2月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車排ガスの浄化等
に好適に用いることができる抵抗調節型ヒーターユニッ
トに関する。
に好適に用いることができる抵抗調節型ヒーターユニッ
トに関する。
【0002】
【従来の技術】最近になり、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(NOX )、一酸化炭
素(CO)、炭化水素(HC)を浄化するための触媒、
触媒担体等として、従来公知の多孔質セラミックハニカ
ム構造体の他に、金属ハニカム構造体が注目を集めるよ
うになってきた。一方、排ガス規制の強化に伴い、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。
出される排気ガス中の窒素酸化物(NOX )、一酸化炭
素(CO)、炭化水素(HC)を浄化するための触媒、
触媒担体等として、従来公知の多孔質セラミックハニカ
ム構造体の他に、金属ハニカム構造体が注目を集めるよ
うになってきた。一方、排ガス規制の強化に伴い、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。
【0003】このようなハニカム構造体として、例えば
実開昭63−67609号公報に記載の技術が知られて
いる。この実開昭63−67609号公報には、セラミ
ック製主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル担体
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
触媒を配設した触媒コンバーターが開示されている。
実開昭63−67609号公報に記載の技術が知られて
いる。この実開昭63−67609号公報には、セラミ
ック製主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル担体
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
触媒を配設した触媒コンバーターが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
63−67609号公報記載の触媒コンバーターにおい
ては、主モノリス触媒の上流側に近接させて配設したプ
レヒーターとしてのメタルモノリス触媒は、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、その抵抗が調節されておら
ず(すなわち、材質、寸法、リブ厚が規定されるのみ
で、所望の抵抗が調節されていない)、昇温特性が不十
分であるという問題があった。
63−67609号公報記載の触媒コンバーターにおい
ては、主モノリス触媒の上流側に近接させて配設したプ
レヒーターとしてのメタルモノリス触媒は、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、その抵抗が調節されておら
ず(すなわち、材質、寸法、リブ厚が規定されるのみ
で、所望の抵抗が調節されていない)、昇温特性が不十
分であるという問題があった。
【0005】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、該電極間に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)。このヒーターは、その
スリットの外周部にジルコニア系の耐熱性無機接着剤を
充填し、スリット間を絶縁している。このヒーターによ
れば、所望の発熱性を制御でき、かつ自動車排ガスのコ
ールドスタート時のエミッション低減に有用である。
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)。このヒーターは、その
スリットの外周部にジルコニア系の耐熱性無機接着剤を
充填し、スリット間を絶縁している。このヒーターによ
れば、所望の発熱性を制御でき、かつ自動車排ガスのコ
ールドスタート時のエミッション低減に有用である。
【0006】本出願人はまた、ハニカム構造体の外周に
設けたスリットにアルミナ質等のセラミックからなる絶
縁部材(スペーサー)をセットして絶縁部を成形したヒ
ーター、また、ハニカムヒーターの外周部をセラミック
質のマット、クロス等の絶縁物質を介在させ金属質バン
ドで被覆することによりハニカムヒーターを保持する方
法などを提案した(特願平3−15880号)。さらに
特願平3−15880号には、バンドやリング自体を、
例えばAl2O3 やZrO2を容射してセラミックコーテ
ィングし、バンド及びリング表面に絶縁保護膜を形成す
る方法も開示されている。
設けたスリットにアルミナ質等のセラミックからなる絶
縁部材(スペーサー)をセットして絶縁部を成形したヒ
ーター、また、ハニカムヒーターの外周部をセラミック
質のマット、クロス等の絶縁物質を介在させ金属質バン
ドで被覆することによりハニカムヒーターを保持する方
法などを提案した(特願平3−15880号)。さらに
特願平3−15880号には、バンドやリング自体を、
例えばAl2O3 やZrO2を容射してセラミックコーテ
ィングし、バンド及びリング表面に絶縁保護膜を形成す
る方法も開示されている。
【0007】本出願人は更に、抵抗調節機構の少なくと
も一部分に絶縁性を有するセラミックコーティング(例
えばホーロー加工)を施すか、及び/又は、抵抗調節機
構たるスリットの外周部に絶縁性セラミックコーティン
グされた金属質のスペーサーを挿入してなる抵抗調節型
ヒーターや、この抵抗調節型ヒーターを絶縁性を有する
セラミックコーティングが施された缶体に保持してなる
ヒーターユニットを提案した(特願平3−167645
号)。
も一部分に絶縁性を有するセラミックコーティング(例
えばホーロー加工)を施すか、及び/又は、抵抗調節機
構たるスリットの外周部に絶縁性セラミックコーティン
グされた金属質のスペーサーを挿入してなる抵抗調節型
ヒーターや、この抵抗調節型ヒーターを絶縁性を有する
セラミックコーティングが施された缶体に保持してなる
ヒーターユニットを提案した(特願平3−167645
号)。
【0008】上記したいずれの方法もヒーターの抵抗調
節機構を絶縁して保護する手法を示すものであるが、自
動車の苛酷な運転条件下(特に、振動と熱衝撃)におい
ては、特願平2−96866号のヒーターは、無機接着
剤が脱離する可能性があり、また、特願平3−1588
0号のヒーターは、水平方向及び垂直方向の振動により
ヒーターが変形し、スペーサーが破壊したり、絶縁用マ
ットが損耗する恐れがある。特願平3−167645号
のヒーター及びヒーターユニットにおいては、これらの
問題の大部分は解消されているものの、導通の恐れのあ
る箇所は全てセラミックコーティングを施す必要があ
り、必ずしも簡易な方法ではない。
節機構を絶縁して保護する手法を示すものであるが、自
動車の苛酷な運転条件下(特に、振動と熱衝撃)におい
ては、特願平2−96866号のヒーターは、無機接着
剤が脱離する可能性があり、また、特願平3−1588
0号のヒーターは、水平方向及び垂直方向の振動により
ヒーターが変形し、スペーサーが破壊したり、絶縁用マ
ットが損耗する恐れがある。特願平3−167645号
のヒーター及びヒーターユニットにおいては、これらの
問題の大部分は解消されているものの、導通の恐れのあ
る箇所は全てセラミックコーティングを施す必要があ
り、必ずしも簡易な方法ではない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決した抵抗調節型ヒーターユニットを提供することを目
的とするものである。すなわち、本発明によれば、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、該電極間に抵抗調節
機構を設けてなる抵抗調節型ヒーターを金属質からなる
缶体に保持してなるヒーターユニットであって、該抵抗
調節型ヒーターの外周の少なくとも一部を無機質の接着
剤を介在して保持用部材で被覆し、該保持用部材で被覆
した抵抗調節型ヒーターを、更に外枠たる缶体に保持し
たことを特徴とするヒーターユニットが提供される。
決した抵抗調節型ヒーターユニットを提供することを目
的とするものである。すなわち、本発明によれば、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、該電極間に抵抗調節
機構を設けてなる抵抗調節型ヒーターを金属質からなる
缶体に保持してなるヒーターユニットであって、該抵抗
調節型ヒーターの外周の少なくとも一部を無機質の接着
剤を介在して保持用部材で被覆し、該保持用部材で被覆
した抵抗調節型ヒーターを、更に外枠たる缶体に保持し
たことを特徴とするヒーターユニットが提供される。
【0010】
【作用】本発明は、上記のように構成され、抵抗調節型
ヒーター(ハニカムヒーター)の外周の少なくとも一部
が、無機質接着剤を介し、保持用部材にて包み込むよう
に被覆されることにより、ハニカムヒーターの一体性が
増して、自動車運転中の水平方向及び垂直方向の振動に
よる変形が防止される。
ヒーター(ハニカムヒーター)の外周の少なくとも一部
が、無機質接着剤を介し、保持用部材にて包み込むよう
に被覆されることにより、ハニカムヒーターの一体性が
増して、自動車運転中の水平方向及び垂直方向の振動に
よる変形が防止される。
【0011】次に、本発明のヒーターユニットにおい
て、ハニカムヒーターを保持用部材で被覆する方法につ
いて説明する。本発明では、ハニカムヒーターの外周の
少なくとも一部が無機質接着剤を介して保持用部材に被
覆される。ここで、保持用部材に被覆されるハニカムヒ
ーターの外周部は、無機質接着剤の接着性を向上させる
ために、表面を粗くするのが好ましい。表面を粗くする
方法としては、サンドブラスト法等公知の方法を用いて
よく、好ましくは、ホーロー加工等のセラミックコーテ
ィングに、無機質の砥粒状のいわゆるサンドが担持され
た状態が接着性の点で好ましい。又、ハニカム構造体の
焼成前に、ハニカム構造体と同材質の砥粒状サンドをハ
ニカム外周部接着面に付着させ、次いで焼成してハニカ
ム構造体と一体化した粗い表面を得ることも好ましい。
て、ハニカムヒーターを保持用部材で被覆する方法につ
いて説明する。本発明では、ハニカムヒーターの外周の
少なくとも一部が無機質接着剤を介して保持用部材に被
覆される。ここで、保持用部材に被覆されるハニカムヒ
ーターの外周部は、無機質接着剤の接着性を向上させる
ために、表面を粗くするのが好ましい。表面を粗くする
方法としては、サンドブラスト法等公知の方法を用いて
よく、好ましくは、ホーロー加工等のセラミックコーテ
ィングに、無機質の砥粒状のいわゆるサンドが担持され
た状態が接着性の点で好ましい。又、ハニカム構造体の
焼成前に、ハニカム構造体と同材質の砥粒状サンドをハ
ニカム外周部接着面に付着させ、次いで焼成してハニカ
ム構造体と一体化した粗い表面を得ることも好ましい。
【0012】サンドの粒径は、0.1〜3mm程度が好ま
しく、特に0.2〜1.0mmの範囲が接着性の点で好ま
しい。サンドの材質については、耐熱性のある無機質の
ものであれば使用でき、特にシリカサンド、ムライトサ
ンド、ジルコンサンド、アルミナサンド、磁器質のサン
ド等セラミック質のものが強度、耐熱性の点で好まし
い。ホーロー加工する場合、代表的な釉薬種としては、
例えばN.B.S(米国のビューロー・オブ・スタンダ
ード)のA−19、A−20、A−55m、A−19
H、A−417、A−520、M37〜M41、M1
3、M43等が挙げられる。無機質のサンドとこの釉薬
の熱膨張率が比較的一致するように選定することが、サ
ンド等の付着強度の点で好ましい。また、ハニカムヒー
ターと同一組成または比較的類似の金属質からなるサン
ドをハニカム成形体の乾燥品(焼成前)にスプレー塗布
し、これを例えば還元焼成することにより金属質の砥粒
状の突起物がヒーター外周に一体的に付着したハニカム
ヒーターを得ることができる。
しく、特に0.2〜1.0mmの範囲が接着性の点で好ま
しい。サンドの材質については、耐熱性のある無機質の
ものであれば使用でき、特にシリカサンド、ムライトサ
ンド、ジルコンサンド、アルミナサンド、磁器質のサン
ド等セラミック質のものが強度、耐熱性の点で好まし
い。ホーロー加工する場合、代表的な釉薬種としては、
例えばN.B.S(米国のビューロー・オブ・スタンダ
ード)のA−19、A−20、A−55m、A−19
H、A−417、A−520、M37〜M41、M1
3、M43等が挙げられる。無機質のサンドとこの釉薬
の熱膨張率が比較的一致するように選定することが、サ
ンド等の付着強度の点で好ましい。また、ハニカムヒー
ターと同一組成または比較的類似の金属質からなるサン
ドをハニカム成形体の乾燥品(焼成前)にスプレー塗布
し、これを例えば還元焼成することにより金属質の砥粒
状の突起物がヒーター外周に一体的に付着したハニカム
ヒーターを得ることができる。
【0013】保持用部材の形状は、図2のような、断面
形状がコの字状のものであっても、単なるバンド状のも
のであってもよい。また、保持用部材の個数は、ヒータ
ーの大きさに依存し、1個の一体部からなる保持用部材
でヒーターの側面を保持しても、2個以上の保持用部材
を用いてもよいが、通常8個以下が組立工数の低減の点
で好ましい。
形状がコの字状のものであっても、単なるバンド状のも
のであってもよい。また、保持用部材の個数は、ヒータ
ーの大きさに依存し、1個の一体部からなる保持用部材
でヒーターの側面を保持しても、2個以上の保持用部材
を用いてもよいが、通常8個以下が組立工数の低減の点
で好ましい。
【0014】保持用部材の材質は耐熱性のセラミック質
や金属質のものを用い、また無機質接着剤と接する面は
ハニカムヒータ同様、表面を粗くするとよい。無機質の
接着剤としては、耐熱性と絶縁性を有するものであれば
特に制限はなく、例えば、アルミナ質、シリカ−アルミ
ナ質、ジルコニア質等の耐熱セメントやリン酸系のセメ
ントを用いることができる。保持用部材とハニカムヒー
ターの隙間、すなわち無機接着剤の充填厚みは0.2〜
2mm程度が強度と作業性の点で好ましい。
や金属質のものを用い、また無機質接着剤と接する面は
ハニカムヒータ同様、表面を粗くするとよい。無機質の
接着剤としては、耐熱性と絶縁性を有するものであれば
特に制限はなく、例えば、アルミナ質、シリカ−アルミ
ナ質、ジルコニア質等の耐熱セメントやリン酸系のセメ
ントを用いることができる。保持用部材とハニカムヒー
ターの隙間、すなわち無機接着剤の充填厚みは0.2〜
2mm程度が強度と作業性の点で好ましい。
【0015】保持用部材が金属質の場合、ハニカムヒー
ター(特に上下外周部)と保持用部材の絶縁を確実なも
のとするために、保持用部材とハニカムヒーターの間に
セラミックブロックを配設してもよく、また、保持用部
材のハニカムヒーターと対する接着面に、ホーローが
け、溶射、CVD処理等によってセラミックコーティン
グを施し、絶縁保護膜を形成してもよい。また、抵抗調
節機構がスリットである場合、絶縁性をより一層確実な
ものとするために、各スリット間にセラミック質のスペ
ーサーを挿入することが好ましい。
ター(特に上下外周部)と保持用部材の絶縁を確実なも
のとするために、保持用部材とハニカムヒーターの間に
セラミックブロックを配設してもよく、また、保持用部
材のハニカムヒーターと対する接着面に、ホーローが
け、溶射、CVD処理等によってセラミックコーティン
グを施し、絶縁保護膜を形成してもよい。また、抵抗調
節機構がスリットである場合、絶縁性をより一層確実な
ものとするために、各スリット間にセラミック質のスペ
ーサーを挿入することが好ましい。
【0016】このように、無機質接着剤を介して保持用
部材に被覆されたハニカムヒーターは、その外周部がさ
らに無機質のファイバー質からなる充填層を介して缶体
に保持される。ファイバー質の材質は特に限定されるも
のではないが、例えば、高温時に膨張するバームキュラ
イトを含むものがハニカムヒーターを適度に保持し、か
つ外周部へのガスのリークを防ぐため好ましい。この点
のハニカムヒーターへの締め付け圧力は、高温時の変形
防止の観点から15kg/cm2以下とするのが好ましく、
5kg/cm2以下が更に好ましい。また、充填層の厚みは
7mm以下が好ましい。
部材に被覆されたハニカムヒーターは、その外周部がさ
らに無機質のファイバー質からなる充填層を介して缶体
に保持される。ファイバー質の材質は特に限定されるも
のではないが、例えば、高温時に膨張するバームキュラ
イトを含むものがハニカムヒーターを適度に保持し、か
つ外周部へのガスのリークを防ぐため好ましい。この点
のハニカムヒーターへの締め付け圧力は、高温時の変形
防止の観点から15kg/cm2以下とするのが好ましく、
5kg/cm2以下が更に好ましい。また、充填層の厚みは
7mm以下が好ましい。
【0017】保持用部材が金属質の場合は、保持用部材
と缶体とを直接溶接等により固定し、ハニカムヒーター
を缶体に保持することができる。この場合、保持用部材
と缶体との間には、必ずしもファイバー質からなる充填
層は必要ではないが、保持用部材と缶体の間に、ギャッ
プを7mm以下設けることが好ましい。このように、ハニ
カムヒーターを缶体に適度にルーズフィットキャンニン
グすることによってハニカムヒーターの高温時の熱膨張
に基づく変位を吸収することができる。
と缶体とを直接溶接等により固定し、ハニカムヒーター
を缶体に保持することができる。この場合、保持用部材
と缶体との間には、必ずしもファイバー質からなる充填
層は必要ではないが、保持用部材と缶体の間に、ギャッ
プを7mm以下設けることが好ましい。このように、ハニ
カムヒーターを缶体に適度にルーズフィットキャンニン
グすることによってハニカムヒーターの高温時の熱膨張
に基づく変位を吸収することができる。
【0018】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−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、Fe−Alが
耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好まし
い。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
媒の剥離が殆ど生ずることがないことから好ましい。
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−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、Fe−Alが
耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好まし
い。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
媒の剥離が殆ど生ずることがないことから好ましい。
【0019】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、C
r粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末材料
を調整する。次いで、このように調整された金属粉末原
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。
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、C
r粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末材料
を調整する。次いで、このように調整された金属粉末原
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。
【0020】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℃〜1450℃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し、
良好な焼結体(ハニカム構造体)が得られ好ましい。
非酸化雰囲気下1000℃〜1450℃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し、
良好な焼結体(ハニカム構造体)が得られ好ましい。
【0021】焼成温度が1000℃未満の場合、成形体
が焼結せず、焼成温度が1450℃を越えると得られる
焼結体が変形するため、好ましくない。なお、望ましく
は、得られたハニカム構造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。
が焼結せず、焼成温度が1450℃を越えると得られる
焼結体が変形するため、好ましくない。なお、望ましく
は、得られたハニカム構造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。
【0022】次に、得られたハニカム構造体について、
後述する電極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設
ける。ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、
例えばスリットを種々の方向、位置、長さで設けるこ
と、貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、ハニ
カム構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるか、また
は貫通孔のセル密度を変化させること、およびハニカ
ム構造体の隔壁にスリットを設けること、等が好ましい
ものとして挙げられる。このうち、発熱部分を簡易に調
節できる方法として、のスリットの形成が特に好まし
い。
後述する電極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設
ける。ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、
例えばスリットを種々の方向、位置、長さで設けるこ
と、貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、ハニ
カム構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるか、また
は貫通孔のセル密度を変化させること、およびハニカ
ム構造体の隔壁にスリットを設けること、等が好ましい
ものとして挙げられる。このうち、発熱部分を簡易に調
節できる方法として、のスリットの形成が特に好まし
い。
【0023】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、
ハニカム型のヒーターが作製される。なお、ここでいう
電極とは、当該ヒーターに電圧をかけるための端子の総
称を意味し、アース等の端子を含む。
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、
ハニカム型のヒーターが作製される。なお、ここでいう
電極とは、当該ヒーターに電圧をかけるための端子の総
称を意味し、アース等の端子を含む。
【0024】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、好ましい。
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、好ましい。
【0025】金属質ハニカム構造体の表面に担持する触
媒は、大きな表面積を有する担体に触媒活性物質を担持
させたものである。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系に貴金属を10〜100g/ft3担持したもの
が好ましい。
媒は、大きな表面積を有する担体に触媒活性物質を担持
させたものである。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系に貴金属を10〜100g/ft3担持したもの
が好ましい。
【0026】本発明におけるハニカム構造体のハニカム
形状としては特に限定はされないが、具体的には、例え
ば6〜1500セル/インチ2 (cpi2)(0.9〜23
3セル/cm2)の範囲のセル密度を有するように形成す
ることが好ましい。また、隔壁の厚さは50〜2000
μmの範囲が好ましい。
形状としては特に限定はされないが、具体的には、例え
ば6〜1500セル/インチ2 (cpi2)(0.9〜23
3セル/cm2)の範囲のセル密度を有するように形成す
ることが好ましい。また、隔壁の厚さは50〜2000
μmの範囲が好ましい。
【0027】また、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。また、触媒を担持する場合には、触媒層との密着性
の点から5%以上の気孔率を有することが好ましい。な
お、本発明においてハニカム構造体とは、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)は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意な形状が使用できる。
孔質であっても非多孔質で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。また、触媒を担持する場合には、触媒層との密着性
の点から5%以上の気孔率を有することが好ましい。な
お、本発明においてハニカム構造体とは、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)は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意な形状が使用できる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく
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)純Fe粉末、純Cr粉末、Fe−50wt%
Al合金粉末、Fe−20wt%B粉末、Fe−75wt%
Si粉末をFe−20Cr−5Al−1Si−0.05
B(重量%)の組成になるよう原料を配合し、これを有
機バインダー(メチルセルロース)と酸化防止剤(オレ
イン酸)、水を添加して坏土を調製し、四角セルよりな
るハニカムを押出成形し、乾燥後H2雰囲気下1350
℃で焼成し、リブ厚4mil、貫通孔数500cpi2のハニ
カム構造体を得た。
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)純Fe粉末、純Cr粉末、Fe−50wt%
Al合金粉末、Fe−20wt%B粉末、Fe−75wt%
Si粉末をFe−20Cr−5Al−1Si−0.05
B(重量%)の組成になるよう原料を配合し、これを有
機バインダー(メチルセルロース)と酸化防止剤(オレ
イン酸)、水を添加して坏土を調製し、四角セルよりな
るハニカムを押出成形し、乾燥後H2雰囲気下1350
℃で焼成し、リブ厚4mil、貫通孔数500cpi2のハニ
カム構造体を得た。
【0029】上記方法により得られた外径90mmφ、長
さ40mmのハニカム構造体に、図1に示すように、スリ
ット2を貫通孔の軸方向に9ヶ所設け、かつスリット2
間のセル数が9個となるように形成した。次に、日本フ
リット製耐熱フリットXM−981Nと酸化クロム(C
r2O3)を重量比でそれぞれ100:50の割合で調合
したスラリーを、ハニカム構造体外周部のハニカムの長
さ方向の中央部に30mmの幅で浸し掛けにより施釉し
た。このホーローはおよそ740℃の耐熱温度を持つ。
さ40mmのハニカム構造体に、図1に示すように、スリ
ット2を貫通孔の軸方向に9ヶ所設け、かつスリット2
間のセル数が9個となるように形成した。次に、日本フ
リット製耐熱フリットXM−981Nと酸化クロム(C
r2O3)を重量比でそれぞれ100:50の割合で調合
したスラリーを、ハニカム構造体外周部のハニカムの長
さ方向の中央部に30mmの幅で浸し掛けにより施釉し
た。このホーローはおよそ740℃の耐熱温度を持つ。
【0030】施釉後、110℃で2時間以上乾燥し、そ
の後大気中1150℃で5分間熱処理して膜厚100μ
m のホーロー面を得た。次いで、もう一度同スラリーを
同じ所に施釉し、すぐに80#メッシュアンダーの粒度
のSiO2 の粒子をふりかけ、上記と同様の乾燥及び熱
処理工程を行った。さらにもう一度、同じ所にスラリー
のみを施釉し、乾燥、熱処理工程を行った。このように
して、ハニカム構造体外周部の中央に、でこぼこした表
面を持つ幅30mmのホーローサンド付部1を形成した。
の後大気中1150℃で5分間熱処理して膜厚100μ
m のホーロー面を得た。次いで、もう一度同スラリーを
同じ所に施釉し、すぐに80#メッシュアンダーの粒度
のSiO2 の粒子をふりかけ、上記と同様の乾燥及び熱
処理工程を行った。さらにもう一度、同じ所にスラリー
のみを施釉し、乾燥、熱処理工程を行った。このように
して、ハニカム構造体外周部の中央に、でこぼこした表
面を持つ幅30mmのホーローサンド付部1を形成した。
【0031】一方、保持用部材として、図3に示される
ような、厚さ0.8mmのフェライト系ステンレス鋼から
なる断面形状がコの字状のキャップ4を2つ用意した。
そして、図3(d)に示すように、キャップ4内面の中
央に幅30mmのホーローサンド面5を、上記ハニカム構
造体外周部のホーローサンド付部1と同じ工程で形成し
た。次に、ハニカム構造体の電極セット部3(図1参
照)に電極8としてステンレス製M10ボルトを溶接に
てセットし、また、図4に示されるような、厚さ0.8
mm、幅10mmのZrO2 製のスぺーサー6を、図7のよ
うに、ハニカム構造体のスリット2の中央にセットし
た。
ような、厚さ0.8mmのフェライト系ステンレス鋼から
なる断面形状がコの字状のキャップ4を2つ用意した。
そして、図3(d)に示すように、キャップ4内面の中
央に幅30mmのホーローサンド面5を、上記ハニカム構
造体外周部のホーローサンド付部1と同じ工程で形成し
た。次に、ハニカム構造体の電極セット部3(図1参
照)に電極8としてステンレス製M10ボルトを溶接に
てセットし、また、図4に示されるような、厚さ0.8
mm、幅10mmのZrO2 製のスぺーサー6を、図7のよ
うに、ハニカム構造体のスリット2の中央にセットし
た。
【0032】次に、図5に示される、円弧状で、その断
面形状がL字状になっているAl2O3 製のセラミック
ブロック7を用意した。面Bの曲率はハニカム構造体の
外径と同じであり、面Aのそれはキャップ(保持用部
材)4の内面とあわせてあり、3つのセラミックブロッ
ク7で1つのキャップ(保持用部材)4の内面と同じ円
弧を作るようになっている。このセラミックブロック7
を、図6のように、ハニカム構造体の外周面の端部に計
12ヶ(前後6ヶずつ)セットした。さらに、図9に示
すように、キャップ(保持用部材)4を、キャップ(保
持用部材)4、セラミックブロック7、ハニカム構造体
13で囲まれた空間に、無機接着剤12を充填しつつセ
ットした。無機接着剤12は、日産化学工業(株)製無機
接着剤ボンドエックス96番を使用した。これはSiO
2 、Al2O3を主成分とするもので、最高使用温度12
00℃、熱膨張係数8×10-6/℃の特性を持つ。
面形状がL字状になっているAl2O3 製のセラミック
ブロック7を用意した。面Bの曲率はハニカム構造体の
外径と同じであり、面Aのそれはキャップ(保持用部
材)4の内面とあわせてあり、3つのセラミックブロッ
ク7で1つのキャップ(保持用部材)4の内面と同じ円
弧を作るようになっている。このセラミックブロック7
を、図6のように、ハニカム構造体の外周面の端部に計
12ヶ(前後6ヶずつ)セットした。さらに、図9に示
すように、キャップ(保持用部材)4を、キャップ(保
持用部材)4、セラミックブロック7、ハニカム構造体
13で囲まれた空間に、無機接着剤12を充填しつつセ
ットした。無機接着剤12は、日産化学工業(株)製無機
接着剤ボンドエックス96番を使用した。これはSiO
2 、Al2O3を主成分とするもので、最高使用温度12
00℃、熱膨張係数8×10-6/℃の特性を持つ。
【0033】接着セット後、80℃で24時間、そし
て、110℃で24時間の乾燥を行い、キャップ(保持
用部材)4にて一体化した、外径98mm、厚さ48mmの
ハニカムヒーターを得た。このハニカムヒーターを、内
径106mm、厚さ1.5mmのSUS309からなる缶体
に保持するため、図9に示すように、缶体10とハニカ
ムヒーターとの間に、無機質ファイバー充填層9とし
て、住友3M製インタラムマット(商標)タイプ1Sを
5.5mm厚で配設し、さらに、ハニカムヒーターの側面
から側面の動きを止めるための押えリング11を2枚配
設した。押えリング11は、缶体10と同じ材質であ
る。このハニカムヒーターを保持した缶体10に、図1
0に示すように、フランジ14を設け、ヒーターユニッ
ト15を得た。
て、110℃で24時間の乾燥を行い、キャップ(保持
用部材)4にて一体化した、外径98mm、厚さ48mmの
ハニカムヒーターを得た。このハニカムヒーターを、内
径106mm、厚さ1.5mmのSUS309からなる缶体
に保持するため、図9に示すように、缶体10とハニカ
ムヒーターとの間に、無機質ファイバー充填層9とし
て、住友3M製インタラムマット(商標)タイプ1Sを
5.5mm厚で配設し、さらに、ハニカムヒーターの側面
から側面の動きを止めるための押えリング11を2枚配
設した。押えリング11は、缶体10と同じ材質であ
る。このハニカムヒーターを保持した缶体10に、図1
0に示すように、フランジ14を設け、ヒーターユニッ
ト15を得た。
【0034】(実施例2)ハニカム構造体の外周部全体
にホーローサンド付部1を形成するとともに、図3
(b)のように、保持用部材の内側全面にホーローサン
ド面5を形成し、セラミックブロック及びスペーサーを
配設せずに、図8に示すように、キャップ(保持用部
材)4とハニカム構造体13の間全体に無機質接着剤1
2を充填して接着した以外は実施例1と同様の方法でヒ
ーターユニット15を得た。
にホーローサンド付部1を形成するとともに、図3
(b)のように、保持用部材の内側全面にホーローサン
ド面5を形成し、セラミックブロック及びスペーサーを
配設せずに、図8に示すように、キャップ(保持用部
材)4とハニカム構造体13の間全体に無機質接着剤1
2を充填して接着した以外は実施例1と同様の方法でヒ
ーターユニット15を得た。
【0035】(実施例3)実施例1と同様にして坏土を
調製した後、押出成形することにより、外径108mm
φ、長さ30mmの六角セルよりなるハニカム乾燥体13
aを得た。上記乾燥体13aに、図11に示すように同
材質の乾燥体を粉砕して得られた平均粒子径0.5〜1
mmのサンド16をハニカムの外周面の長さ方向の中心幅
22mmに同材料を水に溶かしたノリにて接着し乾燥し
た。次いで上記乾燥体13aをH2 雰囲気下1350℃
で焼成し、リブ厚4mil、貫通孔数450cpi2 、六角セ
ル形状の外周面に長さ方向中心に幅18mmの表面粗度R
max 0.5〜0.8mmの凹凸サンド面をもつ外径90mm
φ、長さ25mmのハニカム構造体13を得た。上記構造
体13に、図1に示すようにスリット2を貫通孔の軸方
向に9ケ所設けた。一方、保持用部材として、図12に
示すような厚さ1.0mmのオーステナイト系ステンレス
鋼からなる片端面にコーン状に拡がるスカート部17を
もつスカート付コの字状キャップ18を2つ用意した。
そしてコの字の内面をサンドブラストにて粗面とした。
以下、実施例1と同様にして保持用部材にて一体化され
たハニカムヒーターを得た。同ハニカムヒーターを、図
14に示すように缶体10と保持用部材のスカート部1
7にて溶接固定し、以下実施例1と同様にしてヒーター
ユニット15を得た。
調製した後、押出成形することにより、外径108mm
φ、長さ30mmの六角セルよりなるハニカム乾燥体13
aを得た。上記乾燥体13aに、図11に示すように同
材質の乾燥体を粉砕して得られた平均粒子径0.5〜1
mmのサンド16をハニカムの外周面の長さ方向の中心幅
22mmに同材料を水に溶かしたノリにて接着し乾燥し
た。次いで上記乾燥体13aをH2 雰囲気下1350℃
で焼成し、リブ厚4mil、貫通孔数450cpi2 、六角セ
ル形状の外周面に長さ方向中心に幅18mmの表面粗度R
max 0.5〜0.8mmの凹凸サンド面をもつ外径90mm
φ、長さ25mmのハニカム構造体13を得た。上記構造
体13に、図1に示すようにスリット2を貫通孔の軸方
向に9ケ所設けた。一方、保持用部材として、図12に
示すような厚さ1.0mmのオーステナイト系ステンレス
鋼からなる片端面にコーン状に拡がるスカート部17を
もつスカート付コの字状キャップ18を2つ用意した。
そしてコの字の内面をサンドブラストにて粗面とした。
以下、実施例1と同様にして保持用部材にて一体化され
たハニカムヒーターを得た。同ハニカムヒーターを、図
14に示すように缶体10と保持用部材のスカート部1
7にて溶接固定し、以下実施例1と同様にしてヒーター
ユニット15を得た。
【0036】(実施例4)実施例3と同様にしてハニカ
ム構造体13を得、スリットを9ケ所設けた。一方、保
持用部材として、図13に示すように厚さ1.5mmのオ
ーステナイト系ステンレス鋼からなる中央にコの字状保
持部19と電極取り出し部20を持つ半円弧形状部材2
1を2つ用意した。実施例3と同様にしてコの字の内面
をサンドブラストにて粗面とした。以下実施例1と同様
にして、保持用部材にて一体化されたハニカムヒーター
を得、さらに2つの保持用部材の合わせ面を溶接にて密
封固定し、図15に示すような保持用部材そのものを缶
体としたハニカムヒーターを得た。以下実施例1と同様
にしてヒーターユニット15を得た。
ム構造体13を得、スリットを9ケ所設けた。一方、保
持用部材として、図13に示すように厚さ1.5mmのオ
ーステナイト系ステンレス鋼からなる中央にコの字状保
持部19と電極取り出し部20を持つ半円弧形状部材2
1を2つ用意した。実施例3と同様にしてコの字の内面
をサンドブラストにて粗面とした。以下実施例1と同様
にして、保持用部材にて一体化されたハニカムヒーター
を得、さらに2つの保持用部材の合わせ面を溶接にて密
封固定し、図15に示すような保持用部材そのものを缶
体としたハニカムヒーターを得た。以下実施例1と同様
にしてヒーターユニット15を得た。
【0037】[加振バーナー耐久試験]実車耐久を模擬
した加振バーナー耐久試験により、上記実施例のヒータ
ーユニットの耐久性を調べた。すなわち、プロパンバー
ナーの燃焼排ガス(吸入空気量 1m3/min、プロパン2
1l/min )を用い、ヒーター温度を100℃から80
0℃まで5分間で昇温し、さらに800℃から100℃
まで5分間で降温するサイクルを100サイクル繰り返
した。この時、ヒーターユニットには加振機を用い強制
的に20G、200Hzの振動が与えられた。試験後の
ヒーターの絶縁状況を表1に示す。
した加振バーナー耐久試験により、上記実施例のヒータ
ーユニットの耐久性を調べた。すなわち、プロパンバー
ナーの燃焼排ガス(吸入空気量 1m3/min、プロパン2
1l/min )を用い、ヒーター温度を100℃から80
0℃まで5分間で昇温し、さらに800℃から100℃
まで5分間で降温するサイクルを100サイクル繰り返
した。この時、ヒーターユニットには加振機を用い強制
的に20G、200Hzの振動が与えられた。試験後の
ヒーターの絶縁状況を表1に示す。
【0038】
【表1】
【0039】加振バーナー耐久試験の結果、実施例のヒ
ーターユニットは、耐久後も抵抗調節機構が維持され、
缶体との絶縁も維持でき、ハニカム構造体のセルの変形
も防止できた。
ーターユニットは、耐久後も抵抗調節機構が維持され、
缶体との絶縁も維持でき、ハニカム構造体のセルの変形
も防止できた。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のヒーター
ユニットは、高い一体性を有しており、自動車の苛酷な
運転条件においても短絡を防止し、スリット等の抵抗調
節機構の絶縁性を確実に保持することができるという利
点を有する。
ユニットは、高い一体性を有しており、自動車の苛酷な
運転条件においても短絡を防止し、スリット等の抵抗調
節機構の絶縁性を確実に保持することができるという利
点を有する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】ハニカム構造体の一例を示し、図1(a)は平
面図、図1(b)は側面図である。
面図、図1(b)は側面図である。
【図2】保持用部材の一例を示す斜視図である。
【図3】保持用部材の一例を示し、図3(a)は平面
図、図3(b)は側面図、図3(c)及び図3(d)は
断面図である。
図、図3(b)は側面図、図3(c)及び図3(d)は
断面図である。
【図4】スペーサーの一例を示し、図4(a)は平面
図、図4(b)は側面図である。
図、図4(b)は側面図である。
【図5】セラミックブロックの一例を示し、図5(a)
は正面図、図5(b)は平面図、図5(c)は側面図で
ある。
は正面図、図5(b)は平面図、図5(c)は側面図で
ある。
【図6】ハニカムヒーターにセラミックブロックを配設
した例を示す説明図である。
した例を示す説明図である。
【図7】ハニカムヒーターのスリットにスペーサーを挿
入した例を示し、図7(a)は部分平面図、図7(b)
は部分側面図である。
入した例を示し、図7(a)は部分平面図、図7(b)
は部分側面図である。
【図8】本発明のヒーターユニットの一例を示す部分断
面説明図である。
面説明図である。
【図9】本発明のヒーターユニットの他の例を示す部分
断面説明図である。
断面説明図である。
【図10】本発明のヒーターユニットの例を示し、図1
0(a)は側面図、図10(b)は、図10(a)の左
側より見た図である。
0(a)は側面図、図10(b)は、図10(a)の左
側より見た図である。
【図11】実施例3、4におけるハニカム構造体へのサ
ンド付けを示す説明図である。
ンド付けを示す説明図である。
【図12】保持用部材の一例を示すもので、図12
(a)は平面図、図12(b)は側面図、図12(c)
は、図12(a)のA−A断面図である。
(a)は平面図、図12(b)は側面図、図12(c)
は、図12(a)のA−A断面図である。
【図13】保持用部材の他の例を示すもので、図13
(a)は平面図、図13(b)は側面図、図13(c)
は、図13(a)をB方向から見た図である。
(a)は平面図、図13(b)は側面図、図13(c)
は、図13(a)をB方向から見た図である。
【図14】本発明のヒーターユニットの一例を示す部分
断面説明図である。
断面説明図である。
【図15】本発明のヒーターユニットの一例を示す部分
断面説明図である。
断面説明図である。
【符号の説明】 1 ホーローサンド付部 2 スリット 3 電極セット部 4 キャップ(保持用部材) 5 ホーローサンド面 6 スペーサー 7 セラミックブロック 8 電極 9 無機質ファイバー充填層 10 缶体 11 押えリング 12 無機接着剤 13 ハニカム構造体 14 フランジ 15 ヒーターユニット
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図11】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図14】
【図15】
【図12】
【図13】
Claims (1)
- 【請求項1】 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、
該電極間に抵抗調節機構を設けてなる抵抗調節型ヒータ
ーを金属質からなる缶体に保持してなるヒーターユニッ
トであって、該抵抗調節型ヒーターの外周の少なくとも
一部を無機質の接着剤を介在して保持用部材で被覆し、
該保持用部材で被覆した抵抗調節型ヒーターを、更に外
枠たる缶体に保持したことを特徴とするヒーターユニッ
ト。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3305190A JP3035035B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | ヒーターユニット |
US07/977,289 US5463206A (en) | 1991-11-21 | 1992-11-16 | Heater unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3305190A JP3035035B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | ヒーターユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05144549A true JPH05144549A (ja) | 1993-06-11 |
JP3035035B2 JP3035035B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=17942141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3305190A Expired - Fee Related JP3035035B2 (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | ヒーターユニット |
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Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP3035035B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5851496A (en) * | 1996-01-26 | 1998-12-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalytic device for cleaning exhaust gases of an internal combustion engine |
JPH1193649A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-06 | Ngk Insulators Ltd | ヒータユニット |
JP2012193726A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Toyota Motor Corp | 触媒コンバータ装置 |
WO2013146955A1 (ja) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
EP2784051A2 (en) | 2013-03-29 | 2014-10-01 | NGK Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
EP2918341A1 (en) | 2014-03-13 | 2015-09-16 | NGK Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
JP2021079382A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | フォルシア・システム・デシャプモン | 金属発泡体加熱要素を有する排ガス加熱装置 |
JP2023033216A (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-09 | プーレム ゲー・エム・ベー・ハー | 排気ヒータおよび排気ヒータを製造する方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3901303B2 (ja) * | 1997-10-28 | 2007-04-04 | 日本碍子株式会社 | ヒーターユニット |
US20060139144A1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-06-29 | Labarge William J | Temperature sensor, ceramic device, and method of making the same |
US7682578B2 (en) | 2005-11-07 | 2010-03-23 | Geo2 Technologies, Inc. | Device for catalytically reducing exhaust |
US7682577B2 (en) | 2005-11-07 | 2010-03-23 | Geo2 Technologies, Inc. | Catalytic exhaust device for simplified installation or replacement |
US7722828B2 (en) | 2005-12-30 | 2010-05-25 | Geo2 Technologies, Inc. | Catalytic fibrous exhaust system and method for catalyzing an exhaust gas |
EP2685061B1 (en) * | 2011-03-10 | 2017-06-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification apparatus of an internal combustion engine |
JP5883299B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2016-03-09 | 日本碍子株式会社 | 潤滑系流体の加熱用ヒーター |
DE102016107032A1 (de) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Heizstab mit dielektrisch beschichtetem Gehäuse |
JP6747466B2 (ja) * | 2018-03-15 | 2020-08-26 | 株式会社デンソー | 電気加熱式触媒 |
US11215096B2 (en) | 2019-08-21 | 2022-01-04 | Corning Incorporated | Systems and methods for uniformly heating a honeycomb body |
FR3122453B1 (fr) * | 2021-04-28 | 2023-12-29 | Faurecia Systemes Dechappement | Elément chauffant pour gaz d’échappement |
DE102022107584A1 (de) | 2022-03-30 | 2023-10-05 | Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh | Heizvorrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und Abgassystem |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2931362B2 (ja) * | 1990-04-12 | 1999-08-09 | 日本碍子株式会社 | 抵抗調節型ヒーター及び触媒コンバーター |
US5140813A (en) * | 1990-10-31 | 1992-08-25 | Whittenberger William A | Composite catalytic converter |
JP2915586B2 (ja) * | 1991-01-16 | 1999-07-05 | 日本碍子株式会社 | 抵抗調節型ヒーター |
JP2919987B2 (ja) * | 1991-03-05 | 1999-07-19 | 日本碍子株式会社 | 抵抗調節型ヒーター |
US5194719A (en) * | 1992-04-13 | 1993-03-16 | Corning Incorporated | Strengthening and mounting slotted metal honeycomb structures |
-
1991
- 1991-11-21 JP JP3305190A patent/JP3035035B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-11-16 US US07/977,289 patent/US5463206A/en not_active Expired - Fee Related
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JPH1193649A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-06 | Ngk Insulators Ltd | ヒータユニット |
JP2012193726A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Toyota Motor Corp | 触媒コンバータ装置 |
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EP2918341A1 (en) | 2014-03-13 | 2015-09-16 | NGK Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
US9835063B2 (en) | 2014-03-13 | 2017-12-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
JP2021079382A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | フォルシア・システム・デシャプモン | 金属発泡体加熱要素を有する排ガス加熱装置 |
US11713701B2 (en) | 2019-11-22 | 2023-08-01 | Faurecia Systemes D'echappement | Exhaust gas heating device, having a metal foam heating element |
JP2023033216A (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-09 | プーレム ゲー・エム・ベー・ハー | 排気ヒータおよび排気ヒータを製造する方法 |
US11838995B2 (en) | 2021-08-26 | 2023-12-05 | Purem GmbH | Exhaust gas heater and method for making the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3035035B2 (ja) | 2000-04-17 |
US5463206A (en) | 1995-10-31 |
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