JPH05293387A

JPH05293387A - 電気加熱式ハニカム体

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Publication number: JPH05293387A
Application number: JP4085046A
Authority: JP
Inventors: Kunitoshi Morofushi; 邦敏諸伏; Haruo Serizawa; 治夫芹沢
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1992-03-09
Publication date: 1993-11-09
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3269653B2

Abstract

(57)【要約】【目的】メタル製モノリスタイプあるいはセラミック
ス製モノリスタイプの主触媒（ＭＣ）を主要な構成要素
とする排気ガス浄化装置において、エンジン始動時（コ
ールドスタート時）の排気ガスの浄化能力を向上させる
ために、排気ガスを均一にかつ触媒反応に好適な充分に
高い温度に早期に加熱することができる電気加熱式ハニ
カム体を該主触媒（ＭＣ）の前部に配設する。【構成】ケーシングと中心部をそれぞれ外周部電極材
及び中心部電極材とし、かつ該ケーシング内に薄肉金属
板製の平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するように
巻回積層して製作したハニカム体を固定した構造の電気
加熱式ハニカム体において、前記ハニカム体として、ハ
ニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材との当接部
のろう付けが、前記ハニカム体の軸芯を通る軸方向断面
上に外周部電極材から中心部電極材の方向にろう付けさ
れる当接部の割合が大きくなる平面を選び、該平面の中
心部電極材を中心とした回転軌跡部分に存在する当接部
をろう付けしたものを採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、自動車の排気
ガス浄化手段として排気管系統に介装されて使用される
排気ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、本発明は、
この種の排気ガス浄化装置における大きな欠点、即ちエ
ンジン始動時（コールドスタート時）の排気ガスの低浄
化率の問題を改善するために排気ガス浄化装置に組込ま
れる電気加熱式ハニカム体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置の主要
な構成要素である触媒担持母体として、コージェライト
などのセラモックス材を用いたセラモックス製のモノリ
スタイプのものと、金属（メタル）製のモノリスタイプ
のものが知られている。特に最近においては、機械的強
度、耐久性、電気抵抗、浄化効率、装置の小型化、など
の観点から金属製のモノリスタイプのものが盛んに研究
されている。なお、以下の説明においては、説明の便宜
のために後者の金属製モノリスタイプのものを主として
説明する。金属製モノリスタイプの排気ガス浄化装置
は、一般に耐熱性の薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄
肉鋼板を波形成形した波板状帯材とを、相互に当接部を
有するように重積し、これを一括渦巻状に巻回積層して
製作した軸方向に排気ガス通路のための多数の網目状通
気孔路（以下、セルという。）を有するハニカム状積層
体（以下、ハニカム体という。）と、前記ハニカム体を
填装し固着するための両端が開口した筒状の金属製ケー
スから構成されている。そして、前記ハニカム体と金属
製ケースとは、排気ガス自体の高温度及び排気ガスと浄
化用触媒との発熱反応による高い温度雰囲気下で生起す
る熱膨脹や熱的応力に耐えるように、また自動車走行時
の激しい振動に耐え得るようにろう接または溶接などに
より強固に固着される。なお、ハニカム体を構成する平
板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法により固着
されることはいうまでもないことである。

【０００３】この種の排気ガス浄化装置における大きな
問題点は、次の点にある。即ち、エンジン始動時（コー
ルドスタート時）において、金属製ハニカム体の壁面に
担持された、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化用触
媒が、排気ガスと効率的に触媒反応を起こす最適な温度
条件に達していないことであり、エンジンから排出され
るＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素化合物）などの
有害な物質のほとんどが浄化されずに大気中に放出され
てしまうという点にある。そして、この点は公害規制の
観点から問題にされようとしている。

【０００４】前記したエンジン始動時（コールドスター
ト時）の問題点を解決するために種々の提案がなされて
いる。例えば、(i) 実開昭６３−６７６０９号には、セ
ラミックス製モノリスタイプを主触媒担持母体として使
用したコンバータにおいて、該主触媒担持母体の排気ガ
ス上流側の近傍部位に、予めハニカム状に製作したメタ
ル担体にアルミナをコートし、かつ通電可能とされたメ
タルモノリス触媒を配設する方法、(ii)実開平２−９４
３１６号には、触媒本体の外周部に遠赤外線ヒータを配
設する方式、(iii)実開平３−１００２２号には、モノ
リスタイプの触媒の前面（排気ガスの上流側）に加熱ヒ
ータ、更に該ヒータの前面に排気ガスを整流するための
整流板を配設する方式、(iv)特開平２−２７７９１６号
には、波板状帯材の所望枚数を蛇腹状に折畳んで１つの
束体とし、該束体の隣接する層間に電気絶縁体を配設す
るとともに束体の各端部に電気接点を固定する方式、な
どが提案されている。しかしながら、これら従来の提案
のものは、ヒータ機能を有するハニカム体を十分に高く
昇温させて触媒反応を効率的に行なわしめるという要請
からみると、昇温温度が不十分でかつ昇温の温度分布が
不均一であったり、解決のためにコストアップを強いら
れたり、更にはハニカム体それ自体の強度が不十分であ
ったりなどして充分に満足のいくものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来のヒータ機能を有するハニカム体にみられる問題点
を解決すべくなされたものである。本発明者らは、コー
ルドスタート時にハニカム体の温度、特にハニカム体の
内部全体を均一にかつ充分に高い温度に昇温させる技術
について種々、検討を加えた。特に、従来技術において
説明した実開昭６３−６７６０９号などに提案されてい
る排気ガス浄化装置用の電気加熱式ハニカム体の改良に
ついて、鋭意、検討を加えた。

【０００６】その結果、本発明者らは、従来技術として
説明した実開昭６３−６７６０９号などに提案されてい
る耐熱製の薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を当
接させるように重積し、これを巻回成形して巻回タイプ
のハニカム体を製作し、その中心部と外周部に電極材を
配設してプレヒータとしたもの（なお、前記従来技術
は、更にハニカム体の壁面をアルミナでコーティングし
ているが、これは形成されるコーティング層に排気ガス
の浄化用触媒を担持させるためであると認められる。）
は、次のような欠点があることを見い出した。例えば、
前記構造の電気加熱式のプレヒータとしてのハニカム体
において、外部の電源部（バッテリなど）に対して、ハ
ニカム体の外周部電極材を＋極、中心部電極材を−極に
接続して通電したとき、（イ）外周部電極材（ハニカム
体は導電性の円筒状金属製ケース内で固着されるので、
該金属製ケース全体が外周部電極材となる。）の表面積
に対するハニカム体の外周部及びその近傍部位における
単位体積当りの平板状帯材と波板状帯材が形成する通電
面積の割合（別言すれば、該部位における電流密度の割
合ということができる。）と、（ロ）中心部電極材（例
えばＮｉ製丸棒材）の表面積に対するハニカム体の中心
部及びその近傍部位における単位体積当りの平板状帯材
と波板状帯材が形成する通電面積の割合（該部位におけ
る電流密度の割合）において、前者（イ）の方が圧倒的
に多いことから、前者の各セルの壁を通じて流れる電流
密度が後者より極めて少なくなること、別言すれば、通
電によりハニカム体の外周部及びその近傍部位での抵抗
加熱により得られる発熱量は、ハニカム体の中心部及び
その近傍部位での抵抗加熱により得られる発熱量と比較
して小さいものとなる。その結果、プレヒータとしての
ハニカム体内部の温度が不均一となる。

【０００７】従って、従来のプレヒータ機能を有する電
気加熱式ハニカム体を組込んだ排気ガス浄化装置（な
お、装置全体の概要は、後述する図６に示されるものと
同じであるため、以下の説明は図６が参考になる。）に
おいては、通電により内部が均一に加熱昇温されず、そ
の内部を通過する排気ガスは不均一に加熱されて下流側
の主触媒（ＭＣ：Main Converter）に至る。即ち、排気
ガスは、触媒反応にとって最適な温度に均一に加熱され
ずに主触媒（ＭＣ）内に流入してしまい、この結果、最
適な排気ガス浄化を達成することができない。また、従
来の電気加熱式ハニカム体においては、前記した電流密
度の相違から中央部位を適温にすると外周部位が低温と
なるが、これを解消しようとして外周部位を適温にする
と中心部位、特に中心部電極材の近傍部位はオーバーヒ
ートし、極端な場合にはメルトダウン（溶損）してしま
いハニカム体の耐振耐久性（機械的強度）が大きく損な
われる。

【０００８】これに対し、本発明者らは、従来のプレヒ
ータ機能を有するハニカム体の構造において、前記
（イ）と（ロ）で述べたように電極材（中心部電極材Ｂ
₁，外周部電極材Ｂ₂）に対する通電面積（電流密度）
を略同一にする手段を講じた場合、ハニカム体内部が均
一、かつ短時間に加熱されること、そして、これにより
高い排気ガス浄化率が達成されることを見い出した。本
発明は、前記知見をベースとした排気ガス浄化装置、特
にその主要な構成要素であるヒータ特性に優れた電気加
熱式ハニカム体を提供しようとするものである。

【０００９】周知のように、電気加熱式ハニカム体を組
込んだ排気ガス浄化装置は、当業界においてはＥＨＣ
（Electrically Heated Converter ）と呼称されてい
る。これは、主触媒（ＭＣ）を含む全体的名称である。
これに対し、本発明は特に電気加熱式ハニカム体の構造
を改善するものであり、以下の説明において前記ＥＨＣ
との関連で該電気加熱式ハニカム体をＥＨＨ（Electric
ally Heated Honeycomb ）と略記される場合がある。ま
たハニカム体それ自体はＨ（Honeycomb ）と略記される
場合がある。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、ケーシングと中心部をそれぞれ外周部電極材
及び中心部電極材とし、かつ該ケーシング内に薄肉金属
板製の平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するように
巻回積層して製作したハニカム体を固定した構造の電気
加熱式ハニカム体において、前記ハニカム体として、該
ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材との当接
部のろう付けが、前記ハニカム体の軸芯を通る軸方向断
面上に外周部電極材から中心部電極材の方向にろう付け
される当接部の割合が大きくなる平面を選び、該平面の
中心部電極材を中心とした回転軌跡部分に存在する当接
部をろう付けしたものを使用することを特徴とする電気
加熱式ハニカム体に関するものである。

【００１１】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて、図面を参照して説明する。なお、本発明は図示
のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。

【００１２】まず、はじめに、本発明の電気加熱式ハニ
カム体（ＥＨＨ）と排気ガス浄化装置（Ａ）の関係を説
明する。一般に、本発明のプレヒータ機能を有する電気
加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）は、図６に示される態様
で、排気ガス浄化装置（Ａ）に組込まれて使用されるも
のである。図６は、電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）を
組込んだ排気ガス浄化装置（Ａ）の一部を省略した断面
図である。図示されるように、排気ガス浄化装置（Ａ）
は、排気ガス流方向（Ｆ）に対し、排気ガスの上流側に
電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）を、また下流側にＰ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの排気ガスの浄化用触媒を担持した
メイン（主）触媒（ＭＣ）を金属製ケース（Ｃ₁）内に
配設して構成される。そして、該電気加熱式ハニカム体
（ＥＨＨ）は、ハニカム体（Ｈ）、中心部電極材
（Ｂ₁）、及び外周部電極材（Ｂ₂）で構成されるとと
もに、これら電極材（Ｂ₁，Ｂ₂）は外部電源部（４）
に対し、導線（41，42）により接続される。なお、電気
加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の配設において他部材との
絶縁に留意しなければならないが、図６は簡略化のため
にこれを省略してある。本発明において、後述するよう
にＥＨＨのヒータ特性を改善するためにハニカム体
（Ｈ）に触媒を担持させる場合があるが、このような場
合にはメイン触媒（ＭＣ）を排除してもよいことはいう
までもないことである。即ち、このような場合、ＥＨＨ
がＭＣの機能を兼ねることになる。

【００１３】図７は、図６に示される電気加熱式ハニカ
ム体（ＥＨＨ）の、ハニカム体（Ｈ）部の正面図であ
る。図７に示されるように、本発明の電気加熱式ハニカ
ム体（ＥＨＨ）の主要な構成要素であるハニカム体
（Ｈ）は、薄肉金属板製の平板状帯材（１）と波板状帯
材（２）を相互に当接するように巻回積層して製作され
るものである。これにより、両帯材（１，２）の多数の
当接部（12）、及び多数の排気ガスの網目状通気孔路
（セル）（３）が自動的に形成される。なお、外周部電
極材（Ｂ₂）は、ハニカム体（Ｈ）のケーシング
（Ｃ₂）の役割も果すものである。（Ｂ₂＝Ｃ₂）。

【００１４】次に、本発明の電気加熱式ハニカム体（Ｅ
ＨＨ）において、通電したときにその主要な構成要素で
あるハニカム体（Ｈ）の内部を均一に加熱するための技
術的手段について説明する。

【００１５】薄肉金属版製の平板状帯材（１）と波板状
帯材を相互に当接するように巻回積層して製作したハニ
カム体（Ｈ）において、平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の当接部（12）をろう付け（ろう接合）すると
き、ろう付けされた部分とろう付けされない部分を設け
るようにした場合、両者の間に大きな電気抵抗の相違が
生じる。いうまでもなく、ろう付けされない部分は平板
状帯材（１）と波板状帯材（２）が機械的に当接してい
るだけであり、両帯材（１，２）がろう材により完全に
接合しているものに比較してその電気抵抗は高くなる。
そして、このようなろう付け態様より製作されたハニカ
ム体（Ｈ）に通電したとき、電流のほとんどがろう付け
された部分に流れ、これらろう付けされた部分のチャン
ネル内で抵抗発熱が生じることになる。

【００１６】本発明は、前記したろう付け態様のもとで
製作されたハニカム体（Ｈ）内部の抵抗発熱の相違を利
用して、ハニカム体（Ｈ）の内部を均一に、通電加熱さ
れるようにしている。以下、図面を参照にして、通電時
にハニカム体（Ｈ）の内部を均一に加熱するための、本
発明に係るハニカム体（Ｈ）に適用されるろう付け態様
について説明する。

【００１７】図１は、本発明のハニカム体（Ｈ）に適用
される第一実施例のろう付け態様を説明するための図で
ある。なお、図１は、本発明の、電気加熱式ハニカム体
（ＥＨＨ）の中心部電極材（Ｂ₁）を通る断面図でもあ
り、断面（５）が示されている。第一実施例において、
断面（５）は、図１のようにろう付け平面(51)と非ろう
付け平面(52)に区画される。なお、図１において、ろう
付け平面（51）は斜線でハッチングされた部分である。
即ち、ハニカム体（Ｈ）の軸芯を通る軸方向断面（５）
上において、外周部電極材（Ｂ₂）から中心部電極材
（Ｂ₁）の方向にろう付けされる当接部（12）の割合が
大きくなる平面(51)は、ハニカム体（Ｈ）の一方の端部
において外周部電極材に接する線分（ａ）、及び前記線
分（ａ）からハニカム体（Ｈ）の他の端部において中心
部電極材からの距離が湾曲状に連続的に漸減する線分
（ｂ）により区画される。

【００１８】そして、本発明は、前記平面(51)を中心部
電極材（Ｂ₁）を中心にして回転させた軌跡の空間部分
（以下、回転軌跡部分という。）内に存在する当接部
（12）をろう付けするものである。このようなろう付け
態様により、外部電源部(4) からの電力供給により、外
周部電極材（Ｂ₂）と中心部電極材（Ｂ₁）の夫々の近
傍部位において各帯材（１，２）の当接部（12）に流れ
る電流密度を略同じにすることができ、ハニカム体
（Ｈ）の内部を均一に加熱昇温させることができる。

【００１９】図２は、電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）
のハニカム体の前部（Ｈｆ）からみた正面図で、図３は
ハニカム体の後部（Ｈｂ）からみた正面図である。図２
〜図３において斜線部分はろう付け部分（６）を示し、
また図３の白地部分は非ろう付け部分（７）を示してい
る。

【００２０】本発明者らの多くの実験によると、図１に
示される前記線分（ａ）の長さ（ｌ₁）とハニカム体
（Ｈ）の全幅の長さ（ｌ₀），及び図２に示されるハニ
カム体（Ｈ）の外経（Ｄ）と中心部電極材（Ｂ₁）の外
経（ｄ）から、線分（ａ）の長さ（ｌ₁）は次のような
関係式のもとで設定できることが判明している。ｌ₀／５・ｄ／Ｄ≦ｌ₁≦５ｌ₀・ｄ／Ｄ前記関係式は、Ｄが大きくなると外周部電極材（Ｂ₂）
の表面積が大きくなるため、ｌ₁を小さく設定しなけれ
ばならないこと、またｄが大きくなると中心部電極材
（Ｂ₂）の表面積が大きくなるためｌ₁を大きくしても
良いことを意味している。前記関係式はこの点と、ハニ
カム体（Ｈ）の全幅の長さ（ｌ₀）の影響を加味したも
ので、前記関係式により合理的にｌ₁を設定することが
できる。

【００２１】本発明において、前記電気加熱式ハニカム
体（ＥＨＨ）を構成するハニカム体（Ｈ）を製作するた
めに使用される平板状帯材（１）としては、通常のメタ
ルモノリスタイプの主触媒担持母体（ＭＣ）の製作に使
用されている帯材、例えばクロム鋼（クロム13〜25
％）、Ｆｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ５％などの耐熱性の
ステンレス鋼、あるいはこれに耐酸化性を改善するため
に希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼などの厚さ０．
０４mm〜０．１mmの帯材を使用する。また、波板状帯材
（２）として、前記平板状帯材（１）から所定の略正弦
波もしくは略台形波を有するように波付加工したものが
使用される。このほか、ハニカム体（Ｈ）の高温下での
通電性を考慮してＮｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合
金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金なども使用される。

【００２２】特に、本発明においては、後述するように
電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）のヒータ特性を向上さ
せるために、ハニカム体（Ｈ）の壁面に排気ガス浄化用
触媒を担持させて使用することができる。このような場
合、該ハニカム体（Ｈ）を構成する部材、即ち平板状帯
材（１）と波板状帯材（２）にＡｌを含有させたものや
あるいはその表面にＡｌ層を設けたものを熱処理して、
その表面にウィスカー状もしくはマッシュルーム状のア
ルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）層を析出させたものが好ましい。
前記ウィスカー状などのアルミナ層は、後述するように
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化用触媒を担持する
ためのウォッシュコート層を強固に保持することができ
るので好ましいものである。

【００２３】前記したように、本発明の電気加熱式ハニ
カム体（ＥＨＨ）においては、そのヒータ特性（加熱特
性）を向上させるために、電気加熱式ハニカム体（ＥＨ
Ｈ）の主要な構成要素であるハニカム体（Ｈ）の壁面に
排気ガス浄化用触媒を担持させて使用することができる
ものである。周知のように、排気ガス中のＨＣ（炭化水
素化合物）やＣＯ（一酸化炭素）は、酸化触媒（Ｐｔ，
Ｐｄ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｕなど）のもとで発熱反応によりＣ
Ｏ₂やＨ₂Ｏに無害化される。また、理論空燃比近傍で
排気ガス中に排出されるＨＣ，ＣＯ及びＮＯX を同時に
浄化する酸化還元（三元）触媒（Ｐｔ−Ｒｈ系，Ｐｔ−
Ｐｄ−Ｒｈ系など）はよく知られているものであり、こ
れら排気ガス成分はＣＯ₂やＨ₂Ｏに酸化されたりＮ₂
に還元されたりする。なお、三元触媒系でも全体的には
発熱的に触媒反応が進行する。

【００２４】本発明において、ハニカム体（Ｈ）の側に
排気ガスの浄化用触媒を担持する意味は、排気ガス浄化
装置（Ａ）全体の浄化能を向上させる一方、前記したよ
うに触媒反応に基づく発熱量の有効活用にあり、この発
熱量をヒータ特性の向上に使うという点にある。本発明
において、ハニカム体（Ｈ）の壁面に担持させる触媒と
しては、前記した触媒反応からわかるように発熱量の大
きさからみて酸化触媒が好ましいが、酸化還元（三元触
媒）（a three-way catalyst）であってもよい。なお、
これら触媒成分を担持させる方法は、後述する主触媒
（ＭＣ）のところで説明する。

【００２５】本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）
と外部電源部（４）の配設関係（通電接続）は、図１の
ように行なえばよく、また、排気ガス浄化装置（Ａ）の
全体からみたときは図６のように行なえばよい。本発明
において、図示されていないが、外部電源部（４）から
電極材（Ｂ₁，Ｂ₂）への電力供給は、タイマーで時間
を限っておこなってもよいし、あるいはハニカム体の所
望の部位に取付けたセンサー（熱電対など）によりハニ
カム体の温度や排気ガス温度を測定して所望の設定値で
オンーオフされるようにしてもよく、その態様に何等の
制限を受けるものではない。また、外部電源部（４）と
して直流電源を例示したが、交流電源であってもよいこ
とはいうまでもないことである。

【００２６】図４は、本発明のハニカム体（Ｈ）に適用
される第二実施例のろう付け態様を説明するための図で
あり、前記図１に対応するものである。第二実施例は、
前記第一実施例と比較して、線分（ｂ）が断続的に（階
段状に）中心部電極材（Ｂ₁）からの距離を漸減させて
いる点で相違するが、他の技術的構成は同じである。こ
のようなろう付け態様により、通電時に両電極材
（Ｂ₁，Ｂ₂）の近傍部位の電流密度を略同一にするこ
とができる。従って、このようなろう付け態様によりハ
ニカム体（Ｈ）の内部を均一に加熱、昇温させることが
できる。

【００２７】図５は、本発明のハニカム体（Ｈ）に適用
される第三実施例のろう付け態様を説明するための図で
あり、前記図１に対応するものである。第三実施例は、
前記第一実施例と比較して、線分（ａ）がハニカム体
（Ｈ）の両端部分に設定され、かつ、線分（ｂ）が下に
凸状の放物線状に形成されている点で相違するが、他の
技術的構成は同じである。このようなろう付け態様によ
り、通電時に両電極材（Ｂ₁，Ｂ₂）の近傍部位の電流
密度を略同一にすることができる。なお、線分（ｂ）を
下に凸状の放物曲線状とせずに、図４に示されるように
ハニカム体（Ｈ）の両端部から中心部に向かって断続的
（階段状）に中心部電極材（Ｂ₁）からの距離を漸減す
るようにしてもよいことはいうまでもないことである。

【００２８】本発明において、前記第一〜第三実施例の
ろう付けを行なうために、帯材（１，２）に対してろう
材を適宜の方法で供給すればよい。例えば、平板状帯材
（１）と波板状帯材（２）とを巻回成形してハニカム体
（Ｈ）とするときに、両帯材（１，２）のうち少なくと
も一方の帯材の必要部位にコーティングによりろう材を
供給すればよい。あるいは、帯材の巻回時に巻回スピー
ドに同期させながら帯材の必要部位にろう材コーティン
グ液を供給してもよい。なお、ろう材の節約、ハニカム
体の耐久性などの視点から、波板状帯材（２）の頂部
（山または谷部）の必要部位にろう材を供給する態様は
好ましいものである。

【００２９】本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）
は、図６に示されるように一般的には主触媒（ＭＣ）の
前部に配設されて使用されるものである。以下、主触媒
（ＭＣ）について説明する。排気ガス浄化装置（Ａ）の
もう一方の主要な構成要素である主触媒（ＭＣ）は、セ
ラミックス製モノリスタイプのものであってもよく、あ
るいは金属（メタル）製モノリスタイプのものであって
もよい。これらは、常法に従って製作すればよく、例え
ば主触媒（ＭＣ）の前駆体である主触媒担持母体を製作
し、これに排気ガス浄化用触媒を担持させればよい。以
下に、金属（メタル）製モノリスタイプの主触媒担持母
体の製法を説明するが、本発明に適用できる主触媒担持
母体はこれらに限定されない。なお、触媒の担持法は後
述する。

【００３０】まず、断面形状が円形の巻回タイプの主触
媒担持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板
状帯材（１）と波板状帯材（２）を相互に当接するよう
に重積し、これを一括渦巻状に巻回積層して製作され
る。巻回積層により排気ガスの通路となる多数の網目状
通気孔路（セル）（３）が自動的に形成される。前記し
た電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の主要な構成要素で
ある巻回タイプのハニカム体（Ｈ）も、この方式により
製作されるものである。より具体的には、次のようにし
て製作すればよい。Ｆｅ−Ｃｒ２０％−Ａｌ５％−
Ｃｅ０．０２％の耐熱鋼の厚さ０．０４mm、幅３８mm
の薄肉鋼帯からなる平板状帯材をフォーミングギアの間
を通過させ、ピッチ幅(3.0mm) ，波高(1.4mm) の波板状
帯材とする。次いで、前記平板状帯材と該平板状帯材を
波付加工して製作した波板状帯材を相互に重積し、スリ
ット入り巻回成形棒のスリット部にその端部を挿入し、
一括巻回積層して、例えば軸方向に多数の網目状通気孔
路（セル密度 300cpsi）を有する外径７０mmのメタル製
主触媒担持母体とすればよい。なお、前記巻回成形の前
後にろう材を供給し、平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の所望部位の当接部がろう接合されることはいう
までもないことである。

【００３１】次に、断面形状が円形の階層タイプの主触
媒担持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板
状帯材（１）と波板状帯材（２）を相互に当接するよう
に階層状に重積して製作される。

【００３２】断面形状が円形の放射状タイプの主触媒担
持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯
材（１）と波板状帯材（２）を当接させて浄化エレメン
ト（Ｅ）とし、該浄化エレメント（Ｅ）の所望の数を固
定軸（Ｓ）を起点として放射状に外延させて製作され
る。

【００３３】断面形状が円形のＳ字状タイプの主触媒担
持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯
材と波板状帯材を当接させて浄化エレメント（Ｅ）と
し、該浄化エレメント（Ｅ）を最外面が平板状帯材とな
るように階層状に重積するとともに、上下両最外面に設
定された二つの固定点（Ｓ₁，Ｓ₂）を中心に各浄化エ
レメント（Ｅ）を逆向きに折曲げて、即ち各浄化エレメ
ント（Ｅ）を略Ｓ字状カーブに変曲させて製作される。

【００３４】以上のようにして製作される各種構造の主
触媒担持母体に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈなどの排気ガス浄化
用触媒を担持させるためには、通常の方法を採用すれば
よい。例えば、まず、前記触媒をハニカム構造の主触媒
担持母体の壁面に担持させるための触媒担持層を形成す
る。これには、活性アルミナ（ｒ−Ａｌ₂Ｏ₃）粉末と
アルミナゾルを配合したスラリーを塗布し、これを６０
０℃に加熱処理すればよい。次いで、このようにして形
成された触媒担持層にＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ触媒などの触媒
を担持させるためには、含浸処理などの通常の方法を採
用して触媒成分を担持させればよい。以上のようにして
主触媒（ＭＣ）が製作される。

【００３５】本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）
は、一般的には図６に示されるように排気ガス浄化装置
（Ａ）を製作するために前記した主触媒（ＭＣ）と共に
金属製ケース（Ｃ₁）内に固着されるものである。この
ような金属製ケース（Ｃ₁）は、前記電気加熱式ハニカ
ム体（ＥＨＨ）と主触媒（ＭＣ）を内部に収容し固着す
るためものもであり、両端が開口しているものであれ
ば、その形状に何らの制約を受けるものではない。金属
製ケース（Ｃ₁）の素材として、前記主触媒担持母体と
同種の耐熱鋼を用いてもよいし、更に耐熱耐食性に富む
ものを用いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側
部分より耐熱耐食性に富むものとした二重構造のもの、
具体的には内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外
側部分にオーステナイト系ステンレス鋼を使用したもの
を用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨ
Ｈ）は、一般的には排気ガス浄化装置（Ａ）の主要な構
成要素（プレキャタライザー）として金属製ケース（Ｃ
₁）内において主触媒（ＭＣ）の上流側に配設されて使
用されるものであるが、前記主触媒（ＭＣ）に代替して
（メインキャラタライザーとして）使用することもでき
る。そして、本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）
において、その主要な構成要素であるハニカム体（Ｈ）
は、通電時に内部の温度分布が均一でかつ十分な抵抗加
熱が得られるように新規なろう付手段を採用している。
更に、該ハニカム体（Ｈ）は、ヒータ特性（加熱特性）
を向上させるために、その壁面に排気ガス浄化用触媒を
担持させることができる。

【００３７】従って、本発明においては次のような優れ
た効果が達成される。 (1) 排気ガスが電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）におい
て均一に、かつ触媒反応に好適な温度に早期に加熱昇温
されるため、排気ガス処理において特に問題となるゴー
ルドスタート時の排気ガス浄化能力を大幅に改善するこ
とができる。 (2) 電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）のハニカム体
（Ｈ）に排気ガス浄化用の触媒を担持する場合、ヒータ
特性の向上はもとより排気ガス浄化装置（Ａ）全体の排
気ガス浄化能を向上させることができる。 (3) 電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の構成部材が局部
的に加熱されることがないため、メルトダウンや部材劣
化に伴う耐振耐久性（機械的強度）の低下を防止するこ
とができる。 (4) 電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）それ自体がヒータ
となるため、別途にヒータ材を製作し、配設しなくても
よい。 (5) 電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の主要な構成要素
であるハニカム体（Ｈ）において、該ハニカム体の中心
部及びその近傍部位の平板状帯材（１）と波板状帯材
（２）の当接部(12)は、他の部位よりろう接合される割
合が大きいため、通常この種のハニカム体の中心部にみ
られるスコーピング（飛出し）が防止され、長期に亘り
優れたヒータ機能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の断面図であ
る。

【図２】本発明の第一実施例の電気加熱式ハニカム体
の前部正面図である。

【図３】本発明の第一実施例の電気加熱式ハニカム体
の後部正面図である。

【図４】本発明の第二実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の断面図であ
る。

【図５】本発明の第三実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の断面図であ
る。

【図６】本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）を
組込んだ排気ガス浄化装置の一部を省略した断面図であ
る。

【図７】本発明の電気加熱式ハニカム体（ＥＨＨ）の
正面図である。

【符号の説明】

Ａ……………… 排気ガス浄化装置ＭＣ…………… 主触媒ＥＨＨ………… 電気加熱式ハニカム体Ｈ……………… 電気加熱式ハニカム体を構成するハニ
カム体Ｂ₁…………… 中心部電極材Ｂ₂…………… 外周部電極材Ｃ₁，Ｃ₂…… ケーシングＦ……………… 排気ガス流方向１……………… 平板状帯材２……………… 波板状帯材１２…………… 平板状帯材と波板状帯材の当接部３……………… セル（網目状通気孔路）４……………… 外部電源部４１，４２…… リード線５……………… ハニカム体の断面５１…………… ろう付け平面５２…………… 非ろう付け平面６……………… ろう付け部分７……………… 非ろう付け部分ａ，ｂ………… 線分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと中心部をそれぞれ外周部電
極材及び中心部電極材とし、かつ該ケーシング内に薄肉
金属板製の平板状帯材と波板状帯材を相互に当接するよ
うに巻回積層して製作したハニカム体を固定した構造の
電気加熱式ハニカム体において、前記ハニカム体とし
て、該ハニカム体を構成する平板状帯材と波板状帯材と
の当接部のろう付けが、前記ハニカム体の軸芯を通る軸
方向断面上に外周部電極材から中心部電極材の方向にろ
う付けされる当接部の割合が大きくなる平面を選び、該
平面の中心部電極材を中心とした回転軌跡部分に存在す
る当接部をろう付けしたものを使用することを特徴とす
る電気加熱式ハニカム体。
【請求項２】外周部電極材と中心部電極材が、外部の
電源部に接続されたものである請求項１に記載の電気加
熱式ハニカム体。
【請求項３】ハニカム体の軸芯を通る軸方向断面上に
設定される外周部電極材から中心部電極材の方向にろう
付けされる当接部の割合が大きくなる平面が、ハニカム
体の一方の端部において外周部電極材に接する線分
（ａ）、及び該線分（ａ）からハニカム体の他の端部に
及ぶ中心部電極材からの距離が漸減する線分（ｂ）で区
画されるものである請求項１に記載の電気加熱式ハニカ
ム体。
【請求項４】線分（ｂ）が、連続的に中心部電極材か
らの距離を漸減させるものである請求項３に記載の電気
加熱式ハニカム体。
【請求項５】線分（ｂ）が、断続的に中心部電極材か
らの距離を漸減させるものである請求項３に記載の電気
加熱式ハニカム体。
【請求項６】ハニカム体の軸芯を通る軸方向断面上に
設定される外周部電極材から中心部電極材の方向にろう
付けされる当接部の割合が大きくなる平面が、ハニカム
体の両端部分において外周部電極材に接する線分
（ａ）、及び該線分（ａ）からハニカム体の中心部に及
ぶ中心部電極材からの距離が漸減する線分（ｂ）で区画
されるものである請求項１に記載の電気加熱式ハニカム
体。
【請求項７】線分（ｂ）が、連続的に中心部電極材か
らの距離を漸減させるものである請求項６に記載の電気
加熱式ハニカム体。
【請求項８】線分（ｂ）が、断続的に中心部電極材か
らの距離を漸減させるものである請求項６に記載の電気
加熱式ハニカム体。
【請求項９】ハニカム体が、排気ガス浄化用の酸化触
媒を担持したものである請求項１に記載の電気加熱式ハ
ニカム体。
【請求項１０】ハニカム体が、排気ガス浄化用の酸化
還元触媒を担持したものである請求項１に記載の電気加
熱式ハニカム体。