JPH06182224A - 自己発熱型ハニカムフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高抵抗化と低熱容量化を両立し、熱伝導の低
減と耐久性を兼ね備え、省電力にて十分な温度まで昇温
することのできる自己発熱型の触媒コンバータを提供す
る。 【構成】 エンジンの排気経路中に配置されるととも
に、平板２と波板３とを積層した後、巻回される自己発
熱型触媒コンバータ１であって、平板２および波板３に
は、上流側端部１ａと下流側端部１ｂとの間に、開口６
を有する第１スリット部２ａおよび第２スリット部３ａ
を形成する。そして、上流側端部１ａと下流側端部１ｂ
との間に、電流を流すことによって、第１スリット部お
よび第２スリット部を発熱させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自己発熱型ハニカムフ
ィルタおよびその装置に関し、特に、自動車用の触媒コ
ンバータに用いられる、触媒作用を行なう物質の活性化
を促進するための自己発熱型ハニカムフィルタおよびそ
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車用エンジンからの排
気経路内に触媒コンバータを介在させて、排ガス中に含
まれているＣＯ，ＨＣおよびＮＯｘ等の有害成分を無害
な気体あるいは水に変換することが行われている。しか
しながら、単にこの触媒コンバータだけでは、エンジン
始動初期の排ガス温度が低い状態では、触媒物質が活性
化されず排気ガスが浄化されにくいという問題が生じて
しまう。

【０００３】このため米国特許第３７７０３８９号およ
び特開平２−２２３６２２号公報では、触媒コンバータ
の触媒が担持されたハニカム担体に別体の自己発熱型ハ
ニカムフィルタに触媒が担持された自己発熱型ハニカム
担体からなる触媒コンバータを設けることによって、こ
の自己発熱型ハニカム担体に通電加熱して触媒物質の活
性化を図ることが提案されている。

【０００４】これら自己発熱型ハニカム担体は、波形の
凹凸が連続的に折曲形成されて帯状をなす金属製の波板
と、平坦な帯状をなす金属製の平板とを交互に重ね合わ
せて、巻回もしくは積層して形成されたものである。そ
して、この触媒コンバータを加熱する場合には、中心と
外周面に電極を設けて中心部から外側面に向かって電流
を流して発熱させたりする自己発熱型ハニカム担体が提
案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような自
己発熱型のハニカム担体では、通電して発熱、昇温させ
るために、波板と平板に所定の抵抗値を持たせる必要が
あり、中心電極から外側面に向かって電流を流す自己発
熱型ハニカム担体の場合には、帯状の波板材と平板材を
十分長く取り、抵抗値を確保する必要がある。

【０００６】ところが、このような従来のハニカム担体
では、上記の如く、金属箔を長くとらなければいけない
ため、ハニカム担体自身の熱容量が増大してしまい、通
電時の昇温速度が極めて遅くなり、大電流を投入しなけ
れば高い浄化性能が得られないという問題が生じてしま
う。また、エンジン振動に対して十分な強度を得るため
には、波板材と平板材との触媒部分が機械的に接合され
ていることが望ましいが、電気的絶縁を保って接合する
ことは非常に困難である。特に中心電極から外側面に向
かって電流を流す場合、端面を溶接にて接合してしまう
と抵抗値は全く得ることができなくなってしまう。さら
には、ハニカム担体の端面を単純に溶接することはでき
ず十分な強度を有しながら電気的絶縁を保ことが非常に
困難である。

【０００７】また、従来の触媒コンバータでは、通電し
昇温させた際に波板および平板を構成する金属箔内での
熱伝導によって昇温された熱は、自己発熱型ハニカム担
体内全体に拡がってしまうため、活性化温度まで昇温さ
せるのに非常に長い時間を要してしまうという問題があ
った。以上述べたように抵抗値の確保と熱容量の低減を
両立させることは非常に困難であった。

【０００８】本願発明は、上記問題点に鑑み、本発明は
高抵抗化と低熱容量化を両立し、熱伝導の低減と耐久性
を兼ね備え、省電力にて十分な温度まで昇温することの
できる自己発熱型ハニカムフィルタを得ることを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、エンジンの排気経路中に配置されるとと
もに、平板と波板とからなる自己発熱型ハニカムフィル
タにおいて、前記平板または前記波板には、少なくとも
一部に開口を有するスリット部が形成される自己発熱型
ハニカムフィルタを提供するものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、スリット部を設けたことによ
り、従来のものに比較して高い電気抵抗を有する平板ま
たは波板を容易に得ることができる。そのため、従来の
如く、平板や波板に長い材料を必要としないため、極め
て低熱容量，低電力で短時間に昇温可能である。加えて
軸方向に通電することが可能となり、熱容量が大きい中
心電極を省略できるため更に低熱容量化が実現される。

【００１１】また、平板または波板に設けたスリット部
によって軸方向の熱伝導が極めて小さくすることがで
き、昇温時の熱を触媒コンバータ内に蓄熱させ、昇温速
度を迅速にさせることができる。そのため、投入電力は
この蓄熱効果によっても少なくてすむ。

【００１２】

【発明の効果】本発明を採用することによって、非常に
耐久性に優れ低電力にて高浄化性能を得ることができる
自己発熱型ハニカムフィルタを提供することかできる。

【００１３】

【実施例】

（第１実施例）以下本発明の第１の実施例を詳細に説明
する。図１は、本発明の自己発熱型ハニカムフィルタに
触媒を担持させた自己発熱型ハニカム担体の模式図を示
す。

【００１４】第１実施例の自己発熱型ハニカム担体１
は、軸方向に、電流流入部である下流側端部１ａおよび
電流流出部である下流側端部１ｂを除いた箇所にスリッ
トが形成された平板２およびと波板３とを重ね合わせ、
渦巻き状に巻回させたものである。また、この自己発熱
型ハニカム担体１には、上流側端部１ｂと下流側端部１
ａとの間に通電可能なように、下流側端部１ａには、電
源４とスイッチ５が設けられるとともに、上流側端部１
ｂが、アースされている。

【００１５】図２は、第１実施例に採用される平板２に
形成された第１スリット部２ａの形状を詳細に示す正面
図である。第１実施例の第１スリット部２ａは、幅ｌ₁
の上流側端部１ｂと幅ｌ₂ の下流側端部１ａとの間に介
在される。そして、長い対角線をａ、短い対角線をｂと
する略菱形をなす開口部６が、間隔ａの位置を半分長さ
分ａ／２だけ互いにずらした位置関係に複数形成されて
いる。

【００１６】なお、この平板２の材質は、Ｃｒが１８〜
２４ｗｔ％，Ａｌが４．５〜５．５ｗｔ％，希土類金属
（ＲＥＭ）が０．０１〜０．２ｗｔ％で残部Ｆｅからな
るＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ組成よりなり、その板厚は、ｔ＝
０．０３〜０．０５の帯状をなしている。また、波板３
もまた、この平板２に形成された第１スリット部２ａと
同一形状の第２スリット部３ａが形成され、さらに連続
的に凹凸が形成されている。

【００１７】次に、第１実施例の自己発熱型コンバータ
の製造方法を図３を用いて説明する。第１実施例の自己
発熱型コンバータ１は、先ず、図３に示す如く、平板２
に形成された第１スリット２ａに対して、波板３の第２
スリット部３ａが相対向するように、半円柱状の巻き取
り治具７ａ、７ｂによって重ねられる。そして、この巻
き取り治具７ａ、７ｂを中心に所定寸法まで巻回し、所
定寸法まで達したところで、巻き取り治具７ａおよび７
ｂを取外す。

【００１８】その後、所定寸法まで巻回された後、平板
２と波板３との両端面における接触部分を放電溶接，レ
ーザ溶接あるいはろう付等によって電気的に短絡するよ
う溶接接合して、平板２と波板３とを接合させる。そし
てこの構造体を８００℃〜１２００℃で１〜１０時間加
熱して、金属表面にＡｌの酸化物を堆積させ、平板２と
波板３の接触部分の全面に渡り、Ａｌの酸化物によって
接合させる。そしてこの構造物をγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ を含有
したスラリー中に含浸し、焼成するというウォッシュコ
ート工程を行う。

【００１９】その後、触媒金属、例えばＰｔ，Ｐｈを溶
解した水溶液中に含浸して、再度焼結する。その結果、
γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ と触媒物質とが付着し自己発熱型ハニカ
ム担体１を得ることができる。次に上記自己発熱型ハニ
カム担体１のケーシングについて説明する。このケーシ
ングによって、第１実施例の自己発熱型ハニカム担体１
は、自動車の排気経路中に装着される。

【００２０】第１実施例では、自己発熱型ハニカム担体
１は、直径６７mm，長さ７８ｍｍの寸法を有する。ま
た、平板２および波板３の第１スリット２ａおよび第２
スリット２ｂは、略同一の形状で、図３に示す箇所の寸
法が各々、ｌ₁ ＝１０mm，ｌ₂＝３６．５mm，ｌ₃ ＝３
１．５mm，ｌ₄ ＝０．１５mm，ｌ₅ ＝６mm，ｌ₆ ＝２mm
としている。

【００２１】このようにして、上述した寸法のスリット
形状を加工したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ−ＲＥＭ製で板厚０．
０５mmの平板２とこの平板２を波の高さ１．８７５mm，
波のピッチ３．７５mmの波板材に加工した波板３とを得
る。そして、この平板２と波板３とを２枚重ね合わせて
円形に巻回する。この自己発熱型ハニカム担体１を排気
経路中に取り付けた構成図を図４に示す。

【００２２】図４に示す如く、上流側端部１ｂおよび下
流側端部１ａ部分にはステンレス製の上流側リング８、
下流側リング９がそれぞれろう付もしくはレーザ溶接さ
れる。そして、上流側リング８には、排気マニホルド１
０に取り付けるためのフランジ１１が、溶接接合されて
いる。また、下流側リング９には、図４の断面Ａ−Ａを
示す図５の如く、ステンレス製の支持棒１２が取り付け
られている。

【００２３】この支持棒１２は外周ケース１３と電気的
絶縁を保つために、セラミック製のガスケット１４と第
１及び第２の銅製のガスケット１５ａおよび１５ｂ、支
持棒１２にネジ締めされるナット１６とを用いて気密的
に固定されている。この自己発熱型ハニカム担体１のす
ぐ下流側には、断面がオーバル形状のケース１７にワイ
ヤーネット１８によって支持される容量１３００ｃｃの
セラミック製主モノリス触媒１９を保持させてある。

【００２４】第１実施例においては、図２で示したスリ
ット形状を設けた場合、第１および第２スリット２ａ、
３ａによって残された箔部分ｌ₄ ×ｌ₅ の一本が約１Ω
程度の抵抗値となり、全体として図６に示す等価回路を
有することができる。即ち、図６の各抵抗体がそれぞれ
１Ω程度で全体としては０．１３Ω程度の高抵抗体を成
立させることができる。

【００２５】以上の構成の自己発熱型ハニカム担体１に
エンジン始動後直ちに１０〜１２Ｖで約７５〜１００Ａ
の電力を供給した時、約２０ｓｅｃ（エンジンはアイド
リング状態）で自己発熱型ハニカム担体１は４００℃〜
５００℃に加熱され、触媒物質が活性化し排出される排
ガスが浄化できる。このように第１実施例の自己発熱型
ハニカム担体１では、平板２および波板３に第１および
第２のスリット２ａ、３ａを設け、上流側端部１ａと下
流側端部との間に電流を流すことによって、容易に高抵
抗体を構成でき、従来のように抵抗値確保のために金属
箔を長く取る必要がない上、中心部電極を省略できるた
め極めて低熱容量なものが実現できる。従って低電力で
短時間に昇温でき触媒物質が活性化できる。

【００２６】さらに、平板２および波板３に形成された
第１および第２スリット２ａおよび３ａが自己発熱型ハ
ニカム担体１の軸方向に、スリット間隔の位置を軸方向
に対して交互に半分長だけずらしているため、従来のス
リットのない自己発熱型ハニカム担体と比較し、軸方向
の熱伝導を極めて小さくすることができる。例えば、図
２に用いたスリット寸法のものでは、その比は約８×１
０^-4倍となり通電、昇温時の熱は自己発熱型ハニカム担
体１内に蓄熱されやすくなっている。従って昇温開始後
触媒物質の活性化温度に到達する箇所が早く発生し、こ
の部分から触媒反応熱を受けて他の部分が活性化される
ため、投入電力はこれによっても少なくてすむ。

【００２７】さらに、両端面の波板と平板の端部１ａ，
１ｂを完全に溶接させることができるので、熱負荷やエ
ンジン振動に対して極めて強く優れた耐久性を有した自
己発熱型ハニカム担体が実現できる。上記実施例では、
断面が円状形状としたが、これに限られるものでなく、
例えば、図７に示す如く、断面がオーバル（レーストラ
ック）形状となるよう巻回もしくは成形したコンバータ
２０としてもよい。

【００２８】また、図８の如く、波板材１と平板材２と
を交互に積層することによって断面形状を図７のものと
略同一としたコンバータ２１としてもよい。ここでＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ−ＲＥＭよりなる平板２及び波板３に設け
られるスリット形状は、本第１実施例においては、略菱
形形状としたが、これに限られるものではなく、図９乃
至図１２に示す格子形状のいずれであってもよい。

【００２９】即ち、図９のスリット２２の形状とするこ
とにより、材料長手方向に切れ目をシャリング等で材料
に加工を施した後、材料を引き伸ばすことによって容易
にスリットを形成できる。また、図９及び図１０に示す
スリット２２，２３ではエッチングやプレス等で材料に
加工を施すことで容易に得られる。

【００３０】また、その他のスリット形状の実施例とし
ては、図１１の如くスリットパターン２４を有する平板
または波板としてもよい。図１１の如くスリット形状を
単一のものではなく、位置によって変化させることによ
って、排気温度を受けて昇温しやすい前部に高抵抗体を
配置して、この省電力効果を有効に利用することができ
る。

【００３１】また、図１２の如く、排気経路の下流側に
スリットを形成しない平板または波板でもよい。また図
４、図５で示した本発明の自己発熱型ハニカム担体は排
気ガス温を受けて早期昇温できるよう排気マニホルドに
極めて近接して取り付けた例を示したが、このような場
所は自動車走行中の高温の排気ガスやエンジン振動にさ
らされる非常に厳しい環境下であるともいえる。

【００３２】しかしながらこの自己発熱型ハニカム担体
１の両端面の波板と平板とは機械的に溶接接合されてい
る上、かつ酸化熱処理工程によって全面に渡って平板材
と波板材とがＡｌの酸化物で接合されており、熱負荷や
エンジン振動に対しては極めて強く、耐久性に問題を生
じることはない。尚、第１実施例においては、自己発熱
型ハニカムフィルタに触媒を担持させた自己発熱型ハニ
カム担体を構成する平板および波板にスリットを形成し
た。しかしながら、第１実施例の如く、触媒を担持させ
ない自己発熱型ハニカムフィルタを構成する平板および
波板に、スリットを設けても、フィルタが小型であって
も、十分の発熱を得ることのできる自己発熱型ハニカム
フィルタを提供することができる。 （第２実施例）図１３に本実施例の構成を示す。

【００３３】第２実施例においては、第１実施例の強度
向上を図るものである。以下第２実施例を詳細に説明す
る。ハニカム担体３０は、スリットが連続的に形成され
た平板３１および波板３２からなるハニカム体である。
このハニカム担体３０を構成する平板３１及びこの平板
３１に波形の凹凸を長手方向に連続的に折曲形成した波
板３２の展開図を図１４に示す。

【００３４】図１４に示すように、本実施例における平
板３１及び波板３２は、ステンレス鋼（例えばＦｅ−２
０Ｃｒ−５Ａｌ）製の薄い平板材の両端縁に幅ｌ₁ ，ｌ
₂ のスリットの形成されない端部３０ａおよび３０ｂを
残し、その中間部ｌ₃ において、任意形状の小孔または
スリット３１ａを連続的に形成している。端部３０ａ，
３０ｂと中央部ｌ₉ との境界部ｌ₇ ，ｌ₈ では、このス
リット３１ａを形成する開口部３３の横ｂ，縦ａのうち
少なくとも一方が、短縮されている。そのため、この境
界部ｌ₇ ，ｌ₈ におけるスリット幅ｌ₄ や開口部間隔ｌ
₆のどちらか一方は、拡大されることになる。

【００３５】それに対して、中央部ｌ₉ においては、開
口部３３以外の残る部分のスリット幅ｌ₄ や開口部間隔
ｌ₆ が縮小されているのが本実施例の特徴とするところ
である。さらに図１４は、平行四辺形の孔を連続的に形
成したもので容易に製作することができる。

【００３６】次に第２実施例のハニカム担体３０の製造
方法を説明する。図１３のハニカム担体３０は、平板３
１と波板３２を少なくとも１組、重ね合わせ、筒状に巻
回する。そして、こうして得られたハニカム担体３０は
両端面にレーザー溶接、放電溶接、ロウ付けなどを施さ
れ、幅ｌ₁ ，ｌ₂ の範囲で重なり合う平板３１と波板３
２が接する部分が全て接合されて電気的に短絡した状態
とする。

【００３７】更にこのｌ₁ ，ｌ₂ 部分には、図示しない
通電用の電極が設けられ、各々が電源４のコントローラ
３４に接続されるか接地する。次に第２実施例の作動を
説明する。第２実施例のハニカム担体３０を第１実施例
の図４の如く組み付けたのち、上流側に設けられるエン
ジンを始動させる。

【００３８】このエンジン始動直後は触媒が低温状態
で、排ガス温度も低いので未処理のガスが排出されてし
まう。第２実施例では、始動直前、同時又は直後にハニ
カム担体３０に通電させる。この通電によって、電流は
排ガス流に沿った向きに、ハニカム担体３０の端面から
端面へ流れ、中間部ｌ₃ 部分は、スリットの形成によ
り、高抵抗であるため優先して発熱する。さらに、熱容
量も低いので昇温が速く、短時間で触媒の活性化温度に
到達する。一度昇温してしまうと軸方向の熱伝導率が低
いため当接する電極や排気管やハンジングに熱が逃げに
くく、蓄熱効果が大きい。

【００３９】しかし、中間部ｌ₃ 部分が優先的に発熱す
るのに対して、幅ｌ₁ ，ｌ₂ 部分は発熱が少なく、した
がって境界部ｌ_7,ｌ₈ には熱的応力が集中する。第２実
施例では、この境界部ｌ₇ ，ｌ₈ の開口部３３を小型化
することで残るスリット幅ｌ₄ ，開口部間隔ｌ₆ を広げ
た。この構成とすることによって、境界部ｌ₇ ，ｌ₈ の
機械的強度が高くなっている。

【００４０】そのため、幅ｌ₁ ，ｌ₂ 部分と中間部ｌ₃
部分との発熱の差によって生ずる熱応力を緩和すること
ができる。その故、第２実施例のハニカム担体３０は、
熱応力に対する耐久性を向上させることができる。さら
に、境界部ｌ₇ ，ｌ₈ 部分は電気抵抗も中間的な値で、
発熱も中央部ｌ₉部ほど多くはなく、緩やかな温度傾配
を生むことも上記効果に寄与している。

【００４１】以上のように早期活性化による排ガス浄化
率の向上と高耐久性を両立することができる。第２実施
例において、スリット形状を菱形形状としたが、これに
限られるものではなく、図１５に示す如く直線状のスリ
ット１５でもよいし、図１６の如く折れ線状のスリット
３６でもよい。さらには、曲線状のスリットでもよい。

【００４２】いずれもスリットの間隔と幅を変えること
によって抵抗値を調整することができる。ただし、図１
６の方が高抵抗を得るのに適している。さらに、上記ス
リットの形成は、いずれの例も製作方法は任意で、エッ
チング、レーザー加工、プレスによる打ち向き、ローラ
ー状のカッターで切り込みを入れて伸開するなど、各種
考えられる。

【００４３】第２実施例では、ハニカム担体３０を平板
３１及び波板３２を交互に積層したのち巻回した断面円
形状のハニカム状としたが、本実施例はこれに限られる
ものではなく、取付位置など制約に合わせて自由に断面
形状を設定できる。ここで、ハニカム担体３０への電源
手段である電極の形状は排ガス流を妨げたりしない限り
任意であり、棒状以外にもハニカム担体３０の円筒側面
に設置する幅ｌ₁ ，ｌ₂ のリング状なども考えられる。
また、ボルト状にしてハニカム担体３０をハウジングに
固定する手段と兼用することも可能である。

【００４４】図４に示す如く第２実施例のハニカム担体
３０を第１実施例の自己発熱型ハニカム担体１のかわり
に設ける場合、ハウジングとハニカム担体３０との間隙
には、無機繊維から成る断熱材を充填してもよい。この
構成とすることにより、断熱効果やハニカム担体３０と
ハウジング間の絶縁に加え、ハニカム担体３０を全側面
で保持し、耐振性を向上させることができる。

【００４５】またこれに熱膨張性を有する材料（ひる
石）などを混入することにより、ハニカム担体３０の保
持の効果を高めることができる。上述のハニカム担体３
０にはｒ−Ａｌ₂ Ｏ₃ のウォッシュコート、触媒担持が
施され、単体でも浄化能力をもっている。しかし、本構
成を１００〜２００ｃｃの小容量の副触媒とし、これに
メタル又はセラミックモノリスの大容量の主触媒を組み
合わせて用いる構成も考えられ、この場合、主、副触媒
の位置は任意である。また大排気量エンジンにはこれら
を複数個組み合わせる構成でも良い。 （第３実施例）第３実施例は、自己発熱型ハニカム担体
に担持させる触媒の領域に関する実施例である。

【００４６】図１７に第２実施例のハニカム担体４０を
示す。尚、同一部材に対しては、同一符号を示した。ハ
ニカム担体４０は、図１に示すハニカム担体１と同一形
状よりなり、これらは電源４、コントローラ３４に接続
され、ハニカム担体４０は排ガス流に沿って上流→下流
または下流→上流へ通電される。

【００４７】第３実施例では、さらに上流側端面から一
定幅ｌ₃ の範囲である領域Ａはｒ−Ａｌ₂ Ｏ₃ のウォッ
シュコートと触媒担持が施されていない。また、この幅
ｌ₃は０＜ｌ₃ ＜全長の範囲で特に限定されない。この
構成とすることにより、ハニカム担体４０の上流部の低
熱容量化が図られている。第３実施例の作用を説明す
る。

【００４８】第３実施例のハニカム担体４０を図４に示
すように取り付けた後、図示しない上流側に設けられた
エンジンを始動させる。エンジン始動直後、主モノリス
１９が活性化されていない場合、ハニカム担体４０に通
電することによって、ハニカム担体４０に担持させた触
媒を活性化させる。このハニカム担体４０は、多孔形状
をもち、抵抗値が大きく熱容量が小さいためハニカム担
体は速やかに昇温するが、領域Ａは、触媒が担持されて
いないため更に熱容量が低いので最も早く活性化温度に
達する。

【００４９】領域Ａの熱は伝動と排ガス流による伝達に
よって下流にもたらされ、下流部の昇温、活性化を急速
に促進し、触媒の活性化を促すことができるので、未浄
化のまま排出される排ガスを極めて少量にできる。尚、
第３実施例に採用されるスリット形状は、第１実施例の
図９乃至１２に示す形状以外に図１８に示すスリット４
１の形状のものでもよい。 （第４実施例）第４実施例においては、平板と波板との
接合を最外周領域において、非接合部分を設けることを
特徴とする。

【００５０】以下第４実施例について、詳細に説明す
る。第４実施例の触媒コンバータの一部断面図を図１９
に示す。４５は、ハニカム担体であり、平板４６及び波
板４７よりなる。そして、図２０に示すように平板４６
には第１スリット４６ａが、図２１に示すように波板４
７には第２スリット４７ａが加工されている。

【００５１】この第１及び第２スリット４６ａ，４７ａ
は、幅ｌ₁ ，ｌ₂ に形成される下流側端部４５ａ及び上
流側端部４５ｂとの間に介在され、横ａおよび縦ｂとす
る略菱形をなす第１スリット４６ａが、横ａの位置を半
分長ａ／２だけ互いにずらした位置関係に複数形成され
ている。第４実施例では、平板４６および波板４７のス
リット４６ａ，４７ａは、ｌ₁＝１０mm，ｌ₂ ＝４３m
m，ｌ₃ ＝２５mm，ｌ₄ ＝０．４mm，ｌ₅ ＝４５mm，ｌ₆
＝５mm，ｂ＝０．４mmとしている。

【００５２】そして、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ組成からなる板
厚０．０５mmの平板４６とさらにこの平板４６を波の高
さ１．９mm，波のピッチ３．７５mmの波板材に加工した
波板４７とを２枚重ね合わせて円形に構成されている。
そして、これらの第１及び第２スリット部４６ａ，４７
ａを有する平板４６と波板４７は平板４６の第１スリッ
ト４６ａに対して、波板４７の第２スリット部４７ａが
相対向するように、図２１に示すように半円柱状の巻き
取り治具４８ａ，４８ｂによって重ねられる。そして、
この巻き取り治具４８ａ，４８ｂを中心に所定方法まで
巻回し、所定方法まで達したところで、巻き取り治具４
８ａ，４８ｂを取外すことにより得られる。

【００５３】なお、この平板２と波板３の材質は、Ｃｒ
が１８〜２４wt％，Alが４．５５wt％，希土類金属（Ｒ
ＥＭ）が０．０１〜０．２wt％で残部ＦｅからなるＦｅ
−Ｃｒ−Ａｌ組成よりなり、その板厚は、ｔ＝０．０３
〜０．０５の帯状をなしている。巻回された後には、そ
の後、上記材質の帰属箔にて巻回されたハニカム体を図
２２に示す接合パターンにて接合した後、８００℃〜１
２００℃で１〜１０時間熱処理を施しγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ を
含有したスラリー中に含浸し、焼成するウォッシュコー
トを行う。その後、触媒金属例えばＰｔ，Ｐｈを溶解し
た水溶液中に含浸して、再度焼成する。その結果、γ−
Ａl₂O₃と触媒物質とが付着し、触媒ハニカム担体が得ら
れる。

【００５４】そして、図１９に示した様にリング５４
ａ、および５４ｂをハニカム担体４５にろう付あるいは
レーザ溶接にて接合する。さらに、電極５５，外筒５
６，フランジ５７ａ，５７ｂにてケーシングすることに
よって、第４実施例の触媒コンバータ６０が得られる。
そして、得られた触媒コンバータ６０を自動車の排気経
路中に装着する。

【００５５】この触媒コンバータ６０では、エンジン始
動直後の冷間時に発生する有害な排出ガスを浄化するた
めに、触媒ハニカム担体の軸方向に電流を流し強制的に
電気加熱し触媒を活性化させる構造となっている。ここ
で、以下第４実施例の特徴部分を説明する。第４実施例
においては、上述の如く平板４６と波板４７とを巻回し
た後の接合に特徴を有するものであり、図２２を用いて
詳細に説明する。

【００５６】即ち、図２２は、自己発熱型触媒コンバー
タ４５の端面４５ａの接合範囲を示したものである。図
２２は、ハニカム担体４５の端面４５ａにおいて、ろう
付，レーザ溶接，放電溶接等の手法を用いて、それぞれ
斜線に示される外周近辺にて選択的に接合された第１領
域４９、第２領域５０、第３領域５１と中心部にて同様
の方法にて接合された第４領域５２とを形成している。

【００５７】図２２に示される如く、第４実施例におい
ては、外周近辺にて選択的に接合された第１領域４９、
第２領域５０、第３領域５１は、半径および円周の両方
向において、その一部の長さのみにしか接合されていな
い。一方、中心部では、ハニカム体半径の約半分長に相
当する円形領域内である第４領域５２がすべて接合され
ている。

【００５８】そして、全体として溶接範囲はハニカム担
体４５の中心から放射状にみて規則正しく配置されてい
る。さらには、外周近辺に設けられた第１領域４９、第
２領域５０、第３領域５１はそれぞれ、非接合部をはさ
んで中心部に設けられた第４領域５２の突起部分と同一
半径の円周に位置する少なくとも１セルは重複される重
複領域５３が形成されるように接合されている。

【００５９】第４実施例においては、上記接合領域とす
ることによって、以下の効果を有することができる。即
ち、第４実施例の触媒コンバータ４５を自動車の排気経
路中に配置された場合には、エンジン始動時にハニカム
担体中心部の急速な加熱やエンジンブレーキ時の急冷等
によって引き起こされるヒートサイクル過程での熱応力
がかかる。しかしながら、触媒コンバータ４５は、この
ヒートサイクル過程での熱応力を外周近辺に設けられた
非接合部分の平板４６と波板４７の径方向，周方向の自
由変形により吸収することができる。

【００６０】この熱応力は、ハニカム担体４５と外筒５
６、図１９ではリング５４ａ，５４ｂの線膨張係数差や
熱容量差，放熱面積差によって発生するものである。ま
た、この熱応力は、ハニカム担体４５の半径方向の温度
分布差の最も大きい最外周付近で最大の応力となり、発
生する。この最大熱応力発生位置において、第４実施例
のごとく非接合部分が設けてあると、有効に熱応力が緩
和できる。

【００６１】すなわち、接合部面積が少なければ少ない
程、熱応力は緩和できるが、逆に、振動に対しては不利
となり、逆に接合部面積が大きい方が耐久性に優れるこ
とになり、以上の二律背反の関係を両立されるものが本
発明の選択的接合である。さらに、溶接範囲は、ハニカ
ム担体中心点から放射状にみて規則正しく配置されてお
り、ハニカム担体の一部に大きな熱応力が集中すること
はない。

【００６２】また、接合範囲は非接合範囲をはさんで同
一半径上の円周に位置する少なくとも１セルを重複され
るよう設けてあるため振動に対して破損あるいはスコー
ピングを起こすことはない。従って、熱負荷および振動
に対して最も厳しい場所ではあるが、エンジン排ガス温
を有効に利用でき触媒コンバータを素早く昇温できるエ
ンジンマニホールド直下への取付けも可能となる。

【００６３】さらには、スイッチ５８を入れると電源５
９により、ハニカム担体両端面に電流が流れ、ハニカム
担体を構成する平板４６および波板４７に設けられたス
リットに４６ａ，４７ａによって、これらが発熱する。
ここに示した例では、ｌ₄ ×ｌ₅ の部分が約１．５Ω程
度の抵抗となっており、ハニカム担体全体として約０．
２５Ω程度の高抵抗体が構成されていため、エンジン始
動後直ちに１０Ｖで約４０Ａの電力が供給されると、約
１０ｓｅｃで触媒コンバータは約４５０℃に加熱され、
触媒物質が活性化し、排出される排ガスが浄化できる。

【００６４】この場合、スイッチ５８を入れてハニカム
担体外周リング５４ｂに流れた電流は、ハニカム担体４
５の端面へとながれ、外周近辺の接合範囲では半径方向
を中心点に向って、さらには、非接合部では円周方向に
向って電流が流れる。ここで、中心部の電流の流れを考
えると、中心部近傍では、平板４６と波板４７の山およ
び谷部が重なり合う部分、すなわち溶接可能点数が少な
くなるため、この中心部に非接合箇所があると半径方向
に流れる電流が抵抗値の増大により、少なくなる。

【００６５】しかしながら、第４実施例のごとく、中心
部分は、すべて接合範囲となているため、外周から流れ
た電流は、ハニカム担体４５全面を覆うように流れ込
む。このため、ハニカム担体４５全体が、特に、流速が
速い中心部に至るまで均一に発熱し、高い浄化率を得る
ことが可能である。以上のように第４実施例では、熱応
力に対する耐熱疲労性と耐振性を兼ねそなえ、自己発熱
型ハニカム担体として高い浄化率を得ることが可能とな
る。

【００６６】図２３，図２４は第４実施例の他の実施例
を示したもので、熱応力緩和のための非接合部分を第４
実施例よりさらに中心部まで設けた例である。このよう
な構成とすることによって、より大きな熱応力を緩和す
ることが可能である。特に、第２４図は非接合部分を円
周方向に長く取って、半径方向応力をさらに緩和できる
構成とした例を示したものである。

【００６７】尚、ここで斜線部分は波板と平板との接合
領域を示す。 （第５実施例）第５実施例においては、高耐久性の優れ
た、ハニカムフィルタを得る製造方法に関する実施例で
ある。即ち、上記実施例においては、図３に示される如
く、平板２と波板３とを重ね合わせた後に、その端部を
巻き取り治具７ａ及び７ｂによって挟む。そして、この
巻き取り治具７ａ，７ｂを中心に巻き取ることによっ
て、平板２と波板３とを巻回している。

【００６８】しかしながら、第５実施例ではその他の製
造方法として以下に示す。図２５に通電加熱式ハニカム
フィルタに適用した例を示す。第５実施例では、図２５
に示す如く、得られるハニカムフィルタの耐久性を向上
させるため、平・波板の多セット巻の構造とする。さら
に、加工性、浄化性能を損なわないよう巻回開始時は平
板２および波板３を１〜２セットだけで３〜４周巻回し
た後、４〜８セットの平板２および波板３を、１または
２セット巻回した平板２及び波板３よりなる軸体６１に
対して、放射状に接合して多セット巻の構造として最外
周まで巻き上げる。

【００６９】第５実施例によれば、平板２及び波板３の
１セット当りの金属箔長が短縮されるので、１セット当
りの熱膨張が低減でき、かつ、金属箔長手方向に対して
垂直方向の応力による変形を低減できるため、耐久性
（耐テレスコーピング性）を向上することができる。そ
して、巻回開始時は１〜２セットの平板２及び波板３を
３〜４周巻回して軸とし、これに多セットの平板２及び
波板３を接合し、巻回することで、極細い中心部に放射
状に接合し、巻回する場合に比べ、容易に多セットの平
板２及び波板３を巻回することが可能となる。

【００７０】さらに、中心部に平板２及び波形３が集中
するのを避けることができ、加工性を損なわないと同時
にセルが潰れるのを防ぐことができ、圧力損失を増大さ
せない。さらに排気流速及び排気温度が最も高く、効率
良く浄化できる中心部を潰さないので、浄化面積の減少
もなく、浄化性能を損なうことがない。

【００７１】以上のことから、高耐久性（高耐テレスコ
ーピング性）、加工性の良さ、高浄化性能を同時に兼ね
備えたハニカムフィルタの提供が可能となる。尚、この
製造方法は、特に自己発熱型ハニカムフィルタへの適用
に限定されるものではなく、自己発熱型でないハニカム
フィルタに対しても適応可能であることはいうまでもな
い。 （第６実施例）第６実施例においては、平板と波板との
接合状態に関するものである。

【００７２】以下第６実施例について、詳細に説明す
る。図２６は、第６実施例のハニカム担体６５の模式図
示す。第６実施例のハニカム担体６５は、帯状をなす平
板６６と波板６７を交互に巻回して形成する。その後、
この平板６６と波板６７とを波板６７のピッチの２倍に
あたる２ピッチ分の間隔を隔てて、波板６７の山部６８
と谷部６９のそれぞれがすべての巻回範囲で隣接する平
板６６とレーザ接合されている。また、この接合点は、
ハニカム担体６５の両端面近傍で各１か所ずつ、計２か
所が軸方向に沿って、同一の山部６８および同一の谷部
６９でレーザ接合されている。

【００７３】尚、図２６中、７０は、ハニカム担体をレ
ーザ接合した際の溶接痕を示す。また、このハニカム担
体６５は、Ｃｒが１８〜２４ｗｔ％，Ａｌが４．５〜
５．５ｗｔ％，希土類金属（ＲＥＭ）が０．１〜０．２
ｗｔ％で残部ＦｅからなるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ組成よりな
り、その板厚は、ｔ＝０．０３〜０．０５ｍｍの帯状を
なしている。

【００７４】さらに、波板６７は、１．２５ｍｍの高
さ、２．５ｍｍのピッチＰとなっている。また、ハニカ
ム担体６５は、直径φ８６ｍｍ、軸方向長さａ＝１４ｍ
ｍである。溶接位置ｌ₁ 及びｌ₂ は、すべて１．５ｍｍ
としている。

【００７５】このような構成とすることによる効果を以
下に示す。即ち、非接合部が波板６７の２ピッチ毎に存
在することにより、この非接合部で、例えば９００℃と
２５℃との間に変化する厳しい加熱・冷熱サイクル時に
発生する円周方向と半径方向、さらには、ハニカム担体
６５の軸方向の熱応力が穏和される。

【００７６】この熱応力は、ハニカム担体６５に取付ら
れるステンレス製の外筒がハニカム担体６５を拘束する
ことにより、発生するものである。しかしながら、第６
実施例の構成とすることにより、波板６７と平板６６の
非接合部分において、波板６７が自由に変形することが
できるため、ハニカム担体６５とこのメタルハニカム担
体６５を内包することによってハニカム担体６５を保持
する、図示しない外筒間で発生する熱応力がハニカム担
体６５内部で穏和することが可能となる。

【００７７】従って、高い耐熱疲労性を確保することが
できる。さらにまた、ハニカム担体６５の軸方向に沿っ
てハニカム担体６５の端面近傍で２点接合されているの
で、ハニカム担体６５自体の剛性を向上させることがで
きる。これは即ち、ハニカム担体６５の共振周波数は極
めて高くすることができるからである。

【００７８】さらに、上記構成によれは、接合すべき波
板６７の山部６８及び谷部６９は、全領域で２ピッチ毎
に設けられているので、平板６６と波板６７を巻きなが
ら一定間隔で順次接合すればよい。さらに、接合するた
めの治具等の制御が極めて簡単とすることができる。 （第７実施例）第７実施例では、第１実施例に示した平
板７２および波板７３にスリット領域７６が形成された
ハニカム担体７１に、第６実施例の接合方法を適用す
る。

【００７９】図２７に示す如く、ハニカム担体７１を形
成する平板７２及び波板７３の接合点は、波板７３の２
ピッチ分の間隔を隔てて、波板７３の山部７４は谷部７
５のそれぞれがすべての巻回範囲で隣接する平板とレー
ザ溶接されている。さらに、第７実施例においては、平
板７２は波板７３との接合を上流側と下流側の２箇所と
するだけでなく、スリット領域７６を挟むように、図２
７の如くさらに２か所に、軸方向に沿って、同一の山部
７４及び同一の谷部７５でレーザ溶接されている。

【００８０】尚、上記平板７２及び波板７３は、第１実
施例と同一の材質を有する。また、ハニカム担体７１の
直径φ６６ｍｍ、軸方向長さ７８ｍｍとした。溶接位置
ｌ₁ 乃至ｌ₆ はすべて１．５ｍｍとした。スリット領域
７６は、図２８に示す如く構成となっており、ｂ＝４５
ｍｍ，ｃ＝５ｍｍ，ｄ＝０．４ｍｍ，ｅ＝０．４ｍｍ，
全長ｇ＝２５．２ｍｍである。さらに、排気上流側にｆ
＝１２ｍｍ，下流側にｈ＝４０．８ｍｍのスリット領域
７６の設けられていない領域を有する。

【００８１】尚、このスリット領域７６には、ハニカム
担体７１の両端面間を軸方向に電流を流すことにより発
熱させるために配設されている。そして、このハニカム
担体７１の全抵抗値は、第７実施例の場合、０．２５Ω
で、１０Ｖ，４００Ｗの電力を投入することができる。
次に、第７実施例の溶接方法を図２９を用いて、詳細に
説明する。

【００８２】あらかじめ所定幅に切断された平板７２を
ロール状巻いたステンレス箔の２個のうち、一方を波板
成形用の歯車７７ａ及び７７ｂに導き、波板７３を成形
する。この波板７３を他方の平板７２と重ね合わせて巻
回していく。さらに、この巻回を行いながら、巻回工程
をとめることなく、ハニカム担体軸方向の直角断面にお
ける対角線上の２方向より、一方と波板７３の山部７８
を、他方は、波板の谷部７９をＹＡＧレーザヘッドによ
り、照射されるレーザにより、隣接する平板７２と接合
する。

【００８３】このレーザ溶接位置は、平板７２と波板７
３の接触部において行う必要があるため、位置検出を行
わなければならない。そのため、この製造装置には、レ
ーザ変位センサ８１と渦電流変位センサ８２を配設して
いる。そして、位置検出を行うとともに、レーザ焦点距
離を補正し、巻回と同時に、巻回工程が止まることなく
巻きながら順次接合している。即ち、レーザ変位センサ
８１は、レーザヘっド８０とメタルハニカム担体７１と
のギャップを検出し、レーザヘッド８０を移動させるた
めの図示しないサーボモータへ信号を送る。

【００８４】また、渦電流式変位センサ８１は、波板７
３の山部７８あるいは谷部７９を検出し、その検出信号
をもとに、ＹＡＧレーザが照射されるようになってい
る。以上の制御によって、正確に平板７２と波板７３と
をレーザ溶接することができる。図３０は、レーザ溶接
近傍を示した説明図である。

【００８５】即ち、図３０においては、軸方向に４点の
レーザ接合を行った場合のものである。この場合、４点
接合を可能とするためには、ＹＡＧレーザは、ハーフミ
ラー８３によって、それぞれを４分割させる。そして、
ファイバケーブル８４、レーザヘッド８０を介してい
る。

【００８６】尚、ハニカム担体７１の触媒の担持方法
等、他の製法は第１実施例と同様の方法によって行われ
る。以上のように、レーザ光を分割することによって、
軸方向に、接合点数を容易に増すことができる。以上の
構成によって、第６実施例と同様の効果を有することが
できる。

【００８７】さらに第７実施例においては、スリット領
域７６を挟むように、さらに溶接がされているので、さ
らに強固なハニカム担体７１を得ることができる。さら
に、上記構成によれば、接合すべき波板７３の山部７４
と谷部７５は、全領域でピッチ毎であるため、平板７２
と波板７３を巻きながら、一定間隔で順次接合するため
の治具等の制御を簡単にすることができる。

【００８８】例えば、図２８に示すレーザ接合を行う場
合には、この巻回工程を止めることなく接合を行うこと
ができる。さらに、平板７２と波板７３との接合をろう
付けによって行う場合であっても、一定間隔でろう材を
塗布すればよく、複雑な機構等を要することなく、極め
て容易に行うことができる。 （第８実施例）本実施例では、第６実施例及び第７実施
例の接合方法の他の実施例を図３１乃至３４を用いて説
明する。

【００８９】図３１に示すハニカム担体８５において
は、波板８６の３ピッチ毎に両端面近傍で、ハニカム担
体８５の軸方向に沿って、２か所同一の山部８７ａと同
一の谷部８７ｂがそれぞれ接合されている。上記構成と
することにより、より厳しい熱応力に対しても有効とす
ることができる。

【００９０】図３２に示すハニカム担体８８において
は、第６実施例で示した接合に加えてさらに、ハニカム
担体８８の軸方向長さ中央部付近に接合を追加した。即
ち、ハニカム担体８８の波板８９の２ピッチ毎に両端面
近傍とこの中央部付近の接合を、平板９０と同一山部９
１ａ及び同一谷部９１ｂがそれぞれ接合されている。

【００９１】上記構成とすることにより、より厳しい熱
応力に対しても有効とすることができる。図３３に示す
ハニカム担体９２においては、溶接痕７０に示す如く２
点溶接した後に３ピッチ接合する構成とした。図３４に
示すハニカム担体９３においては、溶接痕７０に示す如
く、ハニカム担体９３の軸方向に沿って平板９４と山部
９５ａ及び谷部９５ｂの接合を同一の山部９５ａ及び同
一の谷部９５ｂで行わない。

【００９２】上記構成としても、十分に熱応力に対して
有効な構成とすることができる。 （第９実施例）第９実施例においては、波板と平板との
接合をハニカム担体の中心近傍と外周近傍とにおいて、
接合率を変化させることを特徴とする。ハニカム担体１
００は、接合率を変化させること以外の構成において
は、図２７に示すハニカム担体７１と同一であり、説明
を省略し、本実施例の特徴部分のみを説明する。

【００９３】第９実施例のハニカム担体１００を図３５
に示す。このハニカム担体１００は、波板１０１と平板
１０２を積層し、巻回することによって得られるもので
ある。図３６（ａ）に、ハニカム担体１００の中心領域
１０３の一部拡大図を図３６（ｂ）にハニカム担体１０
０の外周領域１０４の一部拡大図を示す。

【００９４】図３６（ａ）に示す如く、この中心領域１
０３は、波板１０１の山部１０５と谷部１０６の全山部
１０５及び全谷部１０６が隣接する平板１０２とレーザ
接合されている。また、図３６（ｂ）に示す如く、外周
領域１０４においては、波板１０１の山部１０５と谷部
１０６とが２ピッチ毎に隣接する平板１０２とレーザ接
合されている。

【００９５】この２ピッチ毎の接合は、第６実施例と同
様な方法によって接合される。また、第９実施例のハニ
カム担体１００の製造方法は、第６及び第７実施例の製
造方法と同一の方法によって得ることができる。即ち、
第９実施例においては、中心領域１０３と外周領域１０
４において、ハニカム担体１００を構成する平板１０２
と波板１０１との接合率を変化させ、特に外周領域１０
４の接合率を中心領域１０３の接合率よりも高くしたこ
とを特徴とする。

【００９６】これは、第６実施例の如く全ての箇所にお
いて２ピッチ毎に接合した場合、中心領域１０３におい
ては円周長さが短いために、１周あたりの接合箇所数が
少なく、十分な強度を得ることができない。しかしなが
ら、第９実施例においては、中心領域１０３において
は、平板１０２と波板１０１との接触する全ての点を溶
接することによって、十分な強度を得ることができる。

【００９７】また、中心領域１０３においては、熱応力
による影響が小さく熱応力に対する耐久性は、全ての溶
接においても十分対応できる。それに対して、外周領域
１０４においては、１周の円周長さが十分長いため、２
ピッチ毎の接合であっても十分な強度を維持することが
できる。さらに２ピッチ毎の接合とすることにより、第
６実施例の効果である熱応力に対する強度を向上させる
ことができる。

【００９８】さらに、第６実施例のその他の効果もまた
第９実施例の構成であっも得ることができる。 （第１０実施例）第１０実施例のハニカム担体１１０を
図３７に示す。第９実施例では、波板１０１は平板１０
２との接合率を中心領域１０３の方を外周領域１０４よ
りも高くした。

【００９９】第１０実施例においては、中心領域１０３
及び外周領域１０４の他に中間領域１１１を設けた。そ
して、中間領域１１１の波板と平板の接合率を中心領域
１０３及び外周領域１０４の中間とした。このような構
成とすることにより、ハニカム担体１１０自体の耐久性
を向上させるとともに、波板と平板との接合率を減少さ
せることができたので、製造方法を容易にすることがで
きた。 （第１１実施例）第１１実施例のハニカム担体１１２を
図３８に示す。

【０１００】第１０実施例においては、第９実施例の外
周領域１０４をさらに２種の領域である第１外周領域１
０４ａ及び第２外周領域１０４ｂとする。即ち、中心領
域１０３及び第１外周領域１０４ａにおいては、図示し
ない波板と平板とを１ピッチ毎に接合する。そして、領
域１０４ａにおいては、波板と平板とを２ピッチ毎に接
合するものとする。

【０１０１】このような構成とすることによって、ろう
付けにて波板と平板とを接合する際には、ろう材の設置
を容易にすることができる。 （第１２実施例）第１２実施例においては、第９実施例
乃至第１１実施例の他の実施例を説明する。

【０１０２】第９実施例においては、中心領域１０３を
全谷部１０５及び全山部１０６を平板１０１と接合し、
かつ外周領域１０４においては、１ピッチ毎に接合し
た。しかし、例えば、中心領域１０３では２ピッチ毎
に、平板１０２と波板１０１とを接合し、外周領域１０
４では３ピッチ毎に、平板１０２と波板１０１とを接合
してもよい。

【０１０３】さらには、中心領域１０３においては、波
板１０１の山部１０５及び谷部１０６をそれぞれ１ピッ
チ毎、２ピッチ毎を交互に接合する。即ち、波板１０１
の３つの山部１０５の内、２つの山部１０５及び３つの
谷部１０６の内、２つの谷部１０６を接合することとな
る。そして、外周領域１０４においては、波板１０１の
山部１０５を１つの山部１０５と２つの山部１０５おき
に交互に平板１０２と交互に接合する。さらに、谷部１
０６も１つの谷部１０６と２つの谷部１０６おきに交互
に接合してもよい。 （第１３実施例）図３９に第１３実施例を示す。

【０１０４】第１３実施例においては、上記実施例のハ
ニカム担体を内包することによって保持する外筒の保持
方法に関するものである。以下第１３実施例を詳細に説
明する。ここで、触媒が担持されたハニカム担体１０５
は、例えば第１実施例に示したハニカム担体１と同一の
ものである。

【０１０５】図３９に示す如く、ハニカム担体１０５の
スリット１０５ａを有さない端部１０５ｂに、固定時の
基盤となるリング１０６ａ及び１０６ｂが接合されてい
る。このリング１０６ａおよびｂは厚さ１ｍｍ以上のス
テンレス鋼板から成り、ロウ付け、レーザー溶接、スポ
ット溶接などの方法で全体、もくしは一部にハニカム担
体１０５の両端部１０５ｂに接合される。

【０１０６】リング１０６ａ及び１０６ｂの接合後、ハ
ニカム担体１０５はγ、アルミナ・コート、触媒ハニカ
ム担体等の一連の工程を経て触媒コンバータとしての機
能を与えられる。そして、ハニカム担体１０５と外筒１
０７を結び固定するための棒状の支持部材１０８が、上
流側、下流側のリング１０６ａ及び１０６ｂに各々２個
合計４個接合される。

【０１０７】外筒１０７はハニカム担体１０５及びリン
グ１０６ａ及び１０６ｂの外径より大きな内径を有す
る。そして、支持部材１０８の数、取付位置に合わせて
側面で２分割されている。さらに外筒１０７の支持部材
１０８が当接する箇所には、支持部材１０８の固定が容
易とするように、凹部１０８ａが形成されている。この
ような構成により、本構成の組み付けを極めて容易なも
のとしている。

【０１０８】さらに、外筒１０７の内面には断熱性、シ
ール性、緩衝性をもった充填材１０９を設けることによ
って、ガス流やエンジンによるハニカム担体１０５の加
振抑制、未処理ガスの吹き抜け防止、さらには、ハニカ
ム担体１０５からの放熱低減を可能としている。この充
填材１０９の充填によって、耐久性、浄化性能の向上を
促している。

【０１０９】次に第１３実施例の作用について説明す
る。図示しないエンジンからの排気ガスが第１３実施例
の触媒コンバータ１１０に入ると、ガスのもつ熱と触媒
反応熱でハニカム担体１０５は高温状態になる。通常の
ハニカム担体１０５の場合は、ハニカム担体自身に伸縮
性がない。この伸縮性のないハニカム担体自信が外筒に
強固に接合されているので、従来では、熱膨張にともな
う応力がハニカム担体に作用し、テレスコーピングやハ
ニカムの変形を発生させていた。

【０１１０】また、ハニカム担体−外筒間の熱容量差に
起因する温度分布も耐久性の低下に影響を与えていた。
しかしながら、第１３実施例の外筒１０７のハニカム担
体１０５への保持方法ではハニカム担体１０５の熱膨張
は、ハニカム担体１０５に形成されたスリット１０５ａ
によって吸収され、応力の発生を少なくすることができ
る。

【０１１１】更にハニカム担体１０５から外筒１０７へ
の熱伝導は細い支持部材１０８を介して伝わる熱のみ
で、熱容量としては極めて小さく、ハニカム担体１０５
内の温度分布をごく小さく抑えることができ、ハニカム
担体１０５の有するスリット１０５ａの効果と合わせて
高い耐久性を実現している。一方、始動直後などの触媒
冷間時は、触媒成分が活性化しておらず、未処理ガスが
多量に排出されるが、ここで活性化を速めることができ
れば未処理ガスが減り、全体としての浄化率を向上させ
ることができる。

【０１１２】第１３実施例における如く、ハニカム担体
１０５にスリット１０５ｂが形成されるならば、熱容量
を小さくでき、外筒１０７への熱伝導が少ないことは冷
機状態からの昇温が速くでき、浄化性能の向上もなすこ
とができる。 （第１４実施例）図４０には自己発熱型コンバータ１１
５の適用例を示す。

【０１１３】この自己発熱型のハニカム担体１１６には
スリット１１６ａが形成されるとともに、端部１１６ｂ
には、第１３実施例に用いられるリング１０６ａ及び１
０６ｂが設けられている。第１４実施例における支持部
材１１７は、リング１１６ａ及１１６ｂにそれぞれ２
本、合計４本が接合されている。

【０１１４】この支持部材１１７には、ねじ部１１７ａ
が形成されている。そして、このねじ部１１７ａに絶縁
性のワッシャ１１８およびナット１１９を介して支持棒
１２０が連結されている。このような構成とすることに
よって、絶縁性のワッシャ１１８を介して、支持部材１
１７および支持棒１２０は外筒１２１に固定されること
となる。

【０１１５】次に、第１４実施例の作用を説明する。図
示しないエンジン始動時など触媒未活性時には、ハニカ
ム担体１１６に電流が、支持部材１１７および支持棒１
２０間を介して通電される。電流はハニカム担体１１６
の軸方向、すなわち排気ガス流に沿って上流側から下流
側に流れる。

【０１１６】ハニカム担体１１６はスリット１１６ａの
効果で高抵抗かつ低熱容量である上、外筒１２１に伝導
する熱が少ないため、短時間で均一に昇温し、触媒を活
性化させ、添加後数秒〜数十秒から排ガス浄化が可能と
なり、高い浄化率を達成する。さらに、耐久性もまた向
上させることができる。第１４実施例においては、絶縁
性のワッシャ１１８及びナット１１９を用いて、支持部
材１１７及び支持棒１２０と外筒１２１との絶縁性と固
定を施したがこれに限られるものではない。

【０１１７】また、第１４実施例で示すような自己発熱
型ハニカム担体の場合における支持部材および支持棒
は、絶縁性をもつものが有効であり、無機繊維材料の使
用が考えられる。さらにハニカム担体と支持部材とを接
続させるための部材は、必ずしもリング状に限らず、円
周状に閉じていないもの、切欠きを設けて伸縮性を持た
せたもの、２個以上に分割されているものも可能であ
る。

【０１１８】支持部材１１７の断面形状は任意だが、熱
容量、熱伝導を小さくするために断面積は十分な強度が
得られる範囲で可能な限り小さい方が望ましい。 （第１５実施例）図４１は、第１５実施例のハニカム担
体１２５の模式図を示す。ハニカム担体１２５の端部１
２５ａには外筒１２６が、全周または部分的に設けられ
ている。

【０１１９】この外筒１２６とハニカム担体１２５との
固定は、ろう付またはレーザ溶接によってなされ、この
外筒１２６には貫通部材１２７が設けられている。詳細
に述べれば、この貫通部材１２７は６本あり、それぞれ
が外筒１２５の内周に伸びている。そして、この貫通部
材１２７は、外筒１２５と、放電溶接、レーザ溶接、あ
るいはろう付等で接合されている。

【０１２０】そしてこの貫通部材１２７がハニカム担体
１２５の内部に延びることによって、ハニカム担体１２
５の主に軸方向（α方向）の振動を支持している。以上
のように、貫通部材１２７とハニカム担体１２５は、貫
通部材１２７によるはめ合い構造のみにより結合されて
いる。このような構成とすることによって、貫通部材１
２７とハニカム担体１２５の線膨張係数がほぼ等しくす
ることによって、ヒートサイクル時に発生する熱応力を
小さくすることができる。

【０１２１】第１５実施例においては、貫通部材１２７
はφ３のピン形状とし、ピンの本数は同一面に６本（等
間隔）、ハニカム担体１２５全体で１２本としている。
また、ピンが挿入されるハニカム体の穴は、放電加工に
よりφ２．９に加工した。第１５実施例では、外筒１２
６はリング形状としたが、これに限られるものではな
く、例えば図４２に示す如く、複数に分割された外筒１
２８を採用してもよい。

【０１２２】また、図４１において、貫通部材１２７は
ハニカム担体１２５の中心軸方向に延びているが、図４
３の如く、ハニカム体を形成する平板及び波板と直交す
べく中心軸方向と角度α°（０≦α≦７０）を成して延
びた貫通部材１２９を採用してもよい。また、図４１に
おいて、各貫通部材１２７は外筒１２６の異なる箇所か
ら延びているが、図４４の如く、外周の支持を強化すべ
く、一箇所から複数伸びた貫通部材１３０を採用しても
よい。

【０１２３】貫通部材の断面形状は、製作の容易さから
円形が望ましいが、多角形、楕円、長円形でも良い。第
１５実施例を採用することによって、振動に強く、しか
もヒートサイクル時に発生する熱応力に対しても高い耐
久性を持つ排ガス浄化触媒用ハニカムハニカム担体を提
供できる。 （第１６実施例）以下本発明の第１６実施例を詳細に説
明する。

【０１２４】図４５は、第１６実施例の排ガス浄化ハニ
カム担体の模式図を示す。第１６実施例の排ガス浄化触
媒コンバータ１３５は、平板と波板とを重ね合わせ渦巻
き状に巻回させたハニカム担体１３６、リング型を切断
して得られる支持部材１３７、ハニカム担体１３６を納
めるハウジング１３８およびハニカム担体１３６をハウ
ジング１３８内に固定する連結部材１３９とから成る。

【０１２５】支持部材１３７とハニカム担体１３６の接
触面の１部分には、レーザ溶接・ろう付等により支持部
材１３７とハニカム担体１３６との接合された接合部１
４０が形成される。そして、支持部材１３７の接合部１
４０に相対向する面以外の面の一部には、ハウジング１
３８を貫通する連結部材１３７が当接している。この
時、連結部材１３７がハウジング１３８に貫通した部分
は、溶接等によって結合された結合部１４１が形成され
ている。

【０１２６】この時、図４５に示す如く、この接合部１
４１と、支持部材１３７とハニカム担体１３６との接合
部１４０は、同一半径上にない方が支持部材１３７の弾
性により熱応力が緩和できる。ハニカム担体１３６は、
この支持部材１３７および連結部材１３９を介してハウ
ジング１３８内に固定されることとなる。

【０１２７】このように第１６実施例の排ガス浄化触媒
用コンバータ１３５では、支持部材１３７がハニカム担
体１３５の外周上に部分的に当接され、しかも外周全体
を覆わないため径方向・周方向の自由度が大きく、ヒー
トサイクル時に発生する熱応力が小さい。また、構成も
非常に簡素であり耐久性にも優れる。 （第１７実施例）第１７実施例においては、第１６実施
例のその他の実施例を述べる。

【０１２８】第１６実施例では、ハニカム担体１３６は
支持部材１３７および連結部材１３９を介してハウジン
グ１３８に固定される。しかし、第１７実施例において
は、図４６に示す如く、支持部材１３７のみを介してハ
ウジング１３８に固定されている。この場合、支持部材
１３７とハウジング１３８とは、部分的に接合された結
合部１４１が形成される。

【０１２９】尚、第１６実施例と同様の理由により、図
４６において、接合部１４０は、接合部１４１と同一半
径上にはない。また、ハニカム担体１３６が軸方向に短
い場合、図４７に示す如く支持部材１３７は両端を結
ぶ。そして、ハニカム担体１３６が軸方向に長い場合に
は、支持部材１３７は図４８に示す如く中心軸方向に分
割されても良い。

【０１３０】第１６実施例において、支持部材１３７は
リング型を切断した部品形状としたが、図４９に示す如
くリング形状の支持部材１４２でも、部分的に溶接すれ
ば発生する熱応力を低減することができる。また、支持
部材に図５０に示す如く、一部切りかけ部１４３の設け
られた支持部材１４４を採用すると、支持部材１４４の
弾性により熱応力緩和できる。

【０１３１】さらに、図５１の如く、支持部材１４５
は、ジクザグ形状をなすリング形状でもよい。さらに第
４実施例に示したハニカム担体をハウジングに保持しよ
うとする場合を図５２を用いて説明する。この場合、ハ
ニカム担体４５の構成する波板と平板との外周近傍にて
溶接される第１領域４９、第２領域５０及び第３領域５
１の最外周付近以外の外周箇所にて、支持部材１３７と
ハニカム担体４５との接合部分である接合部１４０を形
成する。

【０１３２】このような構成とすることによって、ハニ
カム担体４５の外周部の非溶部の弾性により最外周に発
生する応力を低減できる。さらにまた、図５３に示す如
く、支持部材１４６を交互にハニカム担体１３６側に折
り曲げコンバータ１３６を得てもよい。このような構成
とすることによって、同様に、支持部材４２の弾性によ
り熱応力を緩和できる。

【０１３３】上記第１７実施例を採用することによっ
て、ヒートサイクル時に発生する熱応力が小さく、耐久
性にすぐれ、しかも構成が簡素な排ガス浄化触媒用ハニ
カムハニカム担体を提供できる。 （第１８実施例）図５４及び図５５に第１８実施例を示
す。

【０１３４】第１８実施例では、第１実施例で示したハ
ニカム担体１の外筒への保持構造に関する実施例であ
る。図５４において、１５０はハニカム担体であり、こ
のハニカム担体１５０の下流側には、主モノリス１５１
が設置されている。尚、ハニカム担体１５０及び主モノ
リス１５１は、第１実施例のものと同一構造を有する。
即ち、ハニカム担体１５０は、一部がスリットを有する
波板と平板とから構成されるものである。

【０１３５】以下第１８実施例の特徴部分を説明する。
本実施例においては、ハニカム担体１５０を内包するよ
うに外筒１５２が設けられている。そして、ハニカム担
体１５０と外筒１５２との間には、２種類の断熱材１５
３と１５４が配設されている。断熱材１５３は、ハニカ
ム担体１５０を直接覆い排ガスに直接さらされるように
設けられており、長繊維の無機材料からなっている。ま
た、断熱材１５４は、断熱材１５３の外表面を覆うよう
に設けられる断熱材であり、短繊維無機材料の集合体よ
りなる。

【０１３６】また、この断熱材１５３及び１５４には、
熱膨張性を有する例えば、ひる石などを混入してもよ
い。ハニカム担体１５０の上流側は、外筒１５２と電気
的に導通し、アースされている。そして、外筒１５２を
電極１５５が貫通し直接、ハニカム担体１５０の下流側
と電気的に導通されている。尚、電極１５５と外筒１５
２とは、碍子１５６によって、電気的に絶縁されてい
る。そして、導線１５７より電極１５５を介して、ハニ
カム担体１５０の下流側に給電される構成となってい
る。

【０１３７】次に第１８実施例の作用を説明する。図示
しないエンジン始動直後、主モノリス１５１が活性化さ
れていない状態の時、ハニカム担体１５０に通電する。
スリットを有するハニカム担体１５０は、抵抗値を大き
くできるとともに、熱容量もまた大幅に小さくできる。
そのため、ハニカム担体１５０の通電によって、速やか
に昇温させることができ、ハニカム担体１５０に担持さ
せた触媒を早期に活性化できる。よって、エンジン始動
直後の排ガス中の未処理ガスをごく少量で済ませること
ができる。

【０１３８】さらに、第１８実施例においては、断熱材
１５３および１５４を設けることにより、ハニカム担体
１５０の熱が外筒１５２へ逃げないことも昇温を速めて
いる。また、断熱材１５３及び断熱材１５４は柔軟で、
弾力に富み、ハニカム担体１５０を側面全体で保持し、
振動から保護する役割も担っている。さらに断熱材１５
３及び１５４に、熱膨張性材料が含まれていれば更にそ
の効果は大きい。

【０１３９】また、断熱材１５３は、長繊維の織布であ
るため風損に強く、断熱性は高いが風損や吹き抜けに弱
い断熱材１５４の飛散を防止している。上記構成とする
ことによって、ハニカム担体１５０が昇温、活性化状態
に至るとハニカム担体１５０の通電加熱による熱と触媒
反応熱は排ガス流によって主モノリス１５１へもたらさ
れ、主モノリス１５１の活性化を大幅に促進し、未浄化
のまま排出されるガスを極めて少量にできる。 （第１９実施例）第１９実施例においては、ハニカム担
体への給電させる電極の保持構造に関するものである。

【０１４０】図５６において、１６０はハニカム担体で
あって、このハニカム担体１６０を内包することによ
り、ハニカム担体１６０を保持する外筒１６１が断熱材
１６２を介して設けられている。この外筒１６１の一部
には、開口部１６１ａが形成される。そして、この開口
部１６１ａには、ナット固定用のストッパ面を有した電
極棒１６３が貫通し、電極棒１６３の端面１６３ａがハ
ニカム担体１６０と電気的に導通するように溶接固定さ
れている。

【０１４１】この電極棒１６３の外筒１６１への固定
は、以下の通りである。即ち、電極棒１６３には、フラ
ンジ１６３ｂが一体に設けられている。そして、このフ
ランジ１６３ｂのハニカム担体１６０側には、このハニ
カム担体１６０の外周より、順次、第１絶縁体１６４、
マウント１６５、ワッシャ１６６、第２絶縁体１６７、
ワッシャ１６８が図５６の如く積層されている。

【０１４２】そして、フランジ１６３ｂのハニカム担体
１６０側と対向する側よりナット１６９によって、ネジ
締め固定されている。上記構成を採用することによっ
て、電極棒１６３は、外筒１６１と電気的に絶縁される
こととなる。また、マウント１６５の径と外筒１６１に
加工された開口部１６１ａの径は、同一径とする。

【０１４３】第１９実施例によれば、シール性、エンジ
ン振動に対する耐振性を確保し、エンジン冷熱サイクル
時の外筒１６１の熱変形に耐えうるだけの軸力で電極棒
１６３をマウント１６５に固定した後、電極棒１６３と
外筒１６１とをマウント１６５で溶接固定するため、所
定のトルクでハニカム担体１６０の変形無しで固定する
ことができる。

【０１４４】以上のように、第１９実施例を採用するこ
とにより、耐久性のすぐれたかつシール性、耐振性を確
保できた自己発熱型触媒コンバータの提供を可能とする
ことができる。本実施例においては、マウント１６５の
径と外筒１６１に加工された開口部１６１ａの径は、同
一径としたが、開口部１６１ａの孔径は、マウント１６
５の径より大きく加工されていてもよい。

【０１４５】即ち、マウント１６５の径と外筒１６１に
加工された開口部１６１ａの径がマウント１６５の径よ
りも大きく加工すれば、マウント１６５と外筒１６１を
溶接固定する際には、フランジ１７０、１７１の溶接時
の熱歪みが生じた場合においても、電極位置をハニカム
担体１６０の軸方向と径方向に移動させて取り付けられ
るため、従来のように、外筒を支点としてハニカムハニ
カム担体が径方向あるいは軸方向に応力が作用すること
がなく、ハニカム変形を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施例の自己発熱型触媒担体の模
式図である。

【図２】図２は、第１実施例の平板の展開図である。

【図３】図３は、平板と波板との接合状態を示す模式図
である。

【図４】図４は、第１実施例の自己発熱型触媒コンバー
タを排気経路中に搭載した場合の模式図である。

【図５】図５は、図４の断面を示す断面図である。

【図６】図６は、第１実施例の等価回路を示す等価回路
図である。

【図７】図７は、本願発明の自己発熱型触媒コンバータ
の他の実施例を示す模式図である。

【図８】図８は、平板と波板との接合状態のその他の実
施例を示す模式図である。

【図９】図９は、スリット形状の他の実施例を示す説明
図である。

【図１０】図１０は、第１実施例におけるスリット形状
の実施例を示す説明図である。

【図１１】図１１は、第１実施例におけるスリット形状
の実施例を示す説明図である。

【図１２】図１２は、第１実施例におけるスリット形状
の実施例を示す説明図である。

【図１３】図１３は、第２実施例の自己発熱型触媒担体
の模式図である。

【図１４】図１４は、第２実施例の平板の展開図であ
る。

【図１５】図１５は、第２実施例におけるスリット形状
の実施例を示す説明図である。

【図１６】図１６は、第２実施例におけるスリット形状
の実施例を示す説明図である。

【図１７】図１７は、第３実施例の自己発熱型触媒担体
の模式図である。

【図１８】図１８は、第３実施例におけるスリット形状
の実施例を示す説明図である。

【図１９】図１９は、第４実施例の自己発熱型触媒担体
の模式図である。

【図２０】図２０は、第４実施例の平板の展開図であ
る。

【図２１】図２１は、第４実施例の平板と波板との接合
状態を示す模式図である。

【図２２】図２２は、第４実施例の平板と波板との接合
状態を示す正面図である。

【図２３】図２３は、第４実施例の平板と波板との他の
接合状態を示す正面図である。

【図２４】図２４は、第４実施例の平板と波板との他の
接合状態を示す正面図である。

【図２５】図２５は、第５実施例の担体の平板と波板と
を展開した展開図である。

【図２６】図２６は、第６実施例の担体を説明する説明
図である。

【図２７】図２７は、第７実施例の担体を説明する説明
図である。

【図２８】図２８は、第７実施例の担体の平板の展開図
である。

【図２９】図２９は、第７実施例の担体の製造する製造
装置の模式図である。

【図３０】図３０は、第７実施例の担体の製造する製造
装置の模式図である。

【図３１】図３１は、第８実施例の平板と波板との接合
を示す模式図である。

【図３２】図３２は、第８実施例の平板と波板との接合
を示す模式図である。

【図３３】図３３は、第８実施例の平板と波板との接合
を示す模式図である。

【図３４】図３４は、第８実施例の平板と波板との接合
を示す模式図である。

【図３５】図３５は、第９実施例の担体を示す模式図で
ある。

【図３６】図３６（ａ），（ｂ）は、第９実施例の担体
の各部の接合状態を示す模式図である。

【図３７】図３７は、第１０実施例の担体の模式図であ
る。

【図３８】図３８は、第１１実施例の担体の模式図であ
る。

【図３９】図３９は、第１３実施例のコンバータの模式
図である。

【図４０】図４０は、第１４実施例のコンバータの模式
図である。

【図４１】図４１は、第１５実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４２】図４２は、第１５実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４３】図４３は、第１５実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４４】図４４は、第１５実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４５】図４５は、第１６実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４６】図４６は、第１７実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４７】図４７は、第１７実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４８】図４８は、第１７実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図４９】図４９は、第１７実施例の支持部材の形状を
示す模式図である。

【図５０】図５０は、第１７実施例の支持部材の形状を
示す模式図である。

【図５１】図５１は、第１７実施例の支持部材の形状を
示す模式図である。

【図５２】図５２は、第１７実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図５３】図５３は、第１７実施例の担体と外筒との接
合状態を示す模式図である。

【図５４】図５４は、第１８実施例の自己発熱型触媒コ
ンバータを排気経路中に搭載した場合の模式図である。

【図５５】図５５は、図５４の断面を示す断面図であ
る。

【図５６】図５６は、第１９実施例の自己発熱型触媒担
体を外筒に搭載した場合の模式図である。

【符号の説明】

１ 自己発熱型ハニカムフィルタ ２ 平板 ２ａ スリット部 ３ 波板 ３ａ スリット部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡島 篤 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 青木 宏真 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 永田 直樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 前原 茂 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 東條 千太 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 中村 兼仁 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気経路中に配置されるとと
   もに、平板と波板とからなる自己発熱型ハニカムフィル
   タにおいて、 前記平板または前記波板には、少なくとも一部に開口を
   有するスリット部が形成されることを特徴とする自己発
   熱型ハニカムフィルタ。