JPH0650136A

JPH0650136A - 多段ハニカムヒーター

Info

Publication number: JPH0650136A
Application number: JP4202062A
Authority: JP
Inventors: Fumio Abe; 文夫安部
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JP3058992B2

Abstract

(57)【要約】【構成】導電性のハニカム構造体からなる複数個のハ
ニカムヒーターが排ガスの流路方向に沿って配置されて
なる多段ハニカムヒーターで、該複数個のハニカムヒー
ターは活性成分として貴金属を含む耐熱性無機酸化物か
らなる触媒で被覆され、少なくとも最上流部のハニカム
ヒーターの触媒着火温度が隣接する下流部のハニカムヒ
ーターの触媒着火温度よりも低温である多段ハニカムヒ
ーターである。【効果】上流部のハニカムヒーターの方が下流部のハ
ニカムヒーターより低温着火特性となっているので、エ
ンジン作動時の排ガスによって上流部が冷却されても、
上流部のハニカムヒーター上に担持された触媒は着火温
度が確保でき、優れた排ガス浄化能を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数個のハニカムヒー
ターからなる多段ハニカムヒーターに関し、自動車の排
ガス浄化系に用いるためのプレヒーター等として好適に
使用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯ_X ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）
等の有害物質を浄化するための自動車用排ガス浄化装置
の研究開発が活発に行われているが、特に近年において
は、排ガス規制の強化とともに、エンジン作動時（コー
ルドスタート時）におけるこれら有害物質の浄化が重要
な技術課題となっている。すなわち、エンジン作動直後
のように排ガスの温度が低いときは、触媒がその着火温
度に到達しないので浄化能が低く、そのうえ、この時期
は、連続運転をしているときに比べ、大量のＨＣを排出
しているため、自動車の排ガスによる有害物質の全排出
量のうち、エンジン作動時の有害物質の排出量が大きな
割合を占めているのである。

【０００３】そして、このような技術課題を達成する手
段の１つとして、通電発熱型ヒーターをエンジン作動前
又はエンジン作動と同時に通電し、ヒーター上に担持さ
せた触媒や、ヒーターの後方に近接させて配置したメイ
ン触媒を、触媒の着火温度まで速やかに昇温する技術が
注目されている。例えば、本願出願人が先に出願した、
特開平３−２９５１８４号公報には、多数の貫通孔を有
するハニカム構造体に、通電のための少なくとも２つの
電極を設けるとともに、該電極間にスリット等の抵抗調
節機構を設けた抵抗調節型ヒーターが開示されている。
また、特表平３−５０９１１号公報には、電気的な加熱
ヒーターが、複数個、順次配列されたヒーターが開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のヒーターは、その全体が均一に触媒着火温度にまで昇
温するのではなく、コールドスタート時に発生するまだ
温まっていない排ガスによって、ヒーターの上流部（排
ガスの入口側）が冷却され、この部分が触媒着火温度に
到達し難いという問題がある。

【０００５】上記特開平３−２９５１８４号公報記載の
ヒーターは、スリット等の抵抗調節機構により発熱量を
制御でき、局所的又は全体的な昇温を行うことができる
とされているが、上述した問題の対策として、ヒーター
上流部の触媒の着火特性を改善するような工夫は何等開
示されていない。また、特表平３−５０９１１号公報記
載のヒーターにおいても、複数個の外部スイッチを用い
て各ヒーターの通電を制御する方法が採られているもの
の、触媒の上流部については格別な工夫がとられていな
いので、上流部のガス冷却効果に対する対策は不十分で
ある。本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、
最上流部のハニカムヒーターを隣接する下流部のハニカ
ムヒーターより低温着火特性とした多段ハニカムヒータ
ーを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、導電性のハニカム構造体からなる
複数個のハニカムヒーターが排ガスの流路方向に沿って
配置されてなる多段ハニカムヒーターであって、該複数
個のハニカムヒーターは活性成分として貴金属を含む耐
熱性無機酸化物からなる触媒で被覆され、少なくとも最
上流部のハニカムヒーターの触媒着火温度が隣接する下
流部のハニカムヒータの触媒着火温度よりも低温である
ことを特徴とする多段ハニカムヒーターが提供される。

【０００７】本発明において触媒の着火温度とは、一定
量、一定組成の排ガスを実エンジンで発生させ、５〜１
０℃／ｍｉｎの一定速度で排ガスを昇温させ、ＮＯ_x ，
ＣＯ，ＨＣ各々の入口と出口の濃度を測定し転化率を算
出し、転化率５０％を示す時の入口ガス温度をＴ５０％
（℃）とし、これを触媒の着火温度と定義する。一般に
ガス量は０．５〜１．５Ｎｍ³ ／ｍｉｎ，Ａ／Ｆは１４
〜１９の範囲の任意の点で良いが、通常ストイキオ付近
のＡ／Ｆ＝１４．６を用いる。又、コールドスタート時
に発生する有害物質としてはＨＣが問題となっているの
で、ＨＣの着火温度を低温にする様、種々の方法を用い
ることが肝要である。

【０００８】本発明において、最上流部のハニカムヒー
ターの触媒着火温度を隣接する下流部のハニカムヒータ
の触媒着火温度よりも低温とする手段としては、触媒
の貴金属の担時量を調節する方法、触媒の貴金属の比
率を調節する方法、触媒の貴金属の種類を調節する方
法、ハニカムヒーターの幾何学的表面積を調節する方
法等がある。具体的には、最上流部のハニカムヒータ
ー上の貴金属の担持量を、隣接する下流部のハニカムヒ
ーター上の貴金属の担持量より多くすること；最上流
部のハニカムヒーター上の触媒の貴金属Ｒｈの含有比率
を、隣接する下流部のハニカムヒーター上の触媒の貴金
属Ｒｈの含有比率より大きくすること；最上流部のハ
ニカムヒーター上の触媒に少なくともＰｄを含有させる
こと；最上流部のハニカムヒーターの幾何学的表面積
を、隣接する下流部のハニカムヒーターの幾何学的断面
積より大きくすること；等が好ましい。

【０００９】また、本発明においては、このような触媒
着火温度の調節に加え、上流側の排ガスによる冷却効果
自体を低減せしめる手段として、ハニカムヒーターの抵
抗及び／又は熱容量を調節することにより、最上流部の
ハニカムヒーターの投入電力／熱容量の値が、隣接する
下流部のハニカムヒーターの投入電力／熱容量の値より
も大きくなるようにすることが好ましい。

【００１０】更に、本発明では、ハニカムヒーターが、
抵抗調節機構として、貫通孔軸方向に平行なスリットを
有していることが好ましく、また、ハニカム構造体が、
粉末原料をハニカム状に押出成形し、焼結させたもので
あれば一層好ましい。又、本発明では、複数個のハニカ
ムヒーターが、電気的に直列及び／又は並列に連結され
ていることが好ましい。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、コルゲート形等の任意な形状が
使用できる。

【００１１】

【作用】本発明の多段ハニカムヒーターは上記のように
構成され、最上流部に配置されたハニカムヒーターの触
媒着火温度を、隣接する下流部の触媒着火温度よりも低
温としたことにより、エンジン作動時の排ガスによって
上流部が冷却されても、上流部のハニカムヒーター上に
担持された触媒を着火温度に到達させることが可能とな
る。

【００１２】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において、最上流部のハニカムヒーターの触媒着火
温度を隣接する下流部の触媒着火温度よりも低温とする
手段の１つとして、まず、最上流部のハニカムヒーター
上に被覆する触媒の貴金属担持量を、隣接する下流部の
ハニカムヒーター上に被覆される触媒の貴金属担持量よ
りも多くする方法がある。触媒活性成分である貴金属の
担持量が多い方が基質の転化率が高く、低温着火特性と
なるこは明きらかである。

【００１３】本発明で触媒活性成分として耐熱性無機酸
化物に含まれる貴金属は、白金（Ｐｔ）、パラジウム
（Ｐｄ）及びロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１種
の金属であり、Ｒｈに関しては、多段ハニカムヒーター
を構成するハニカムヒーターのいずれかに担持されるよ
うにすることが好ましい。また、Ｐｔ、Ｐｄのいずれか
一方又はこの両者を少なくとも最上流部ハニカムヒータ
ーに担持させることが、ＨＣの浄化能向上の点で好まし
い。なお、Ｒｈは他の金属と合金を作り易いので、他の
貴金属と分離して担持されることが好ましい。

【００１４】そして、上記貴金属が、具体的には、最上
流部のハニカムヒーターに３０〜１２０ｇ／ｆｔ³ 、隣
接する下流部のハニカムヒーターに２０〜１００ｇ／ｆ
ｔ³担持されることが好ましい。各々下限値を下回ると
着火特性と耐熱性が低下し、上限値を上回ると着火特性
は向上せず、むしろコスト高の原因となる。また、Ｒｈ
は２０ｇ／ｆｔ³ を超えて添加しても、着火特性の向上
が得られず、コスト高になるので好ましくない。

【００１５】また、本発明でハニカムヒーター上に被覆
される触媒は、活性成分として上記貴金属を含む耐熱性
無機酸化物からなるものであるが、この耐熱性無機酸化
物としては、Ａｌ₂Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂
等の比較的表面積の大きな（５０ｍ² ／ｇ以上）酸化物
又はこれらの複合酸化物を用いる。これらの内、貴金属
との相互作用の点でＡｌ₂Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂の酸化物又は複
合酸化物を用いると触媒の耐久性が向上し好ましい。更
に、耐熱性無機酸化物には、ＣｅＯ₂やＬａ₂Ｏ₃ 等の希
土類酸化物を含むと、触媒活性のウィンドウ幅が広がり
好ましい。

【００１６】本発明において、最上流部のハニカムヒー
ターの触媒着火温度を隣接する下流部の触媒着火温度よ
りも低温とする別の手段としては、ハニカムヒーターの
構造を制御する方法、すなわち最上流のハニカムヒータ
ーの幾何学的比表面積（ＧＳＡ）を隣接する下流のハニ
カムヒーターの幾何学的比表面積より大きくする方法が
ある。具体的には、最上流部のハニカムヒーターのＧＳ
Ａを２０〜４０ｃｍ²／ｃｍ³（ヒーター体積１ｃｍ³当
たり貫通孔内部の全幾何学的表面積(ｃｍ²)）、隣接す
る下流部のＧＳＡを１５〜３５ｃｍ²／ｃｍ³の範囲とす
ることが好ましい。各々の下限値を下回ると着火特性が
低下し、上限値を上回ると圧損や耐熱衝撃性に問題が発
生する。

【００１７】ハニカムヒーターのＧＳＡを決める因子と
しては、セルの形状、セル密度、隔壁のリブ厚等がある
が、セル密度としては最上流部のハニカムヒーターを２
００〜８００セル／インチ² 、隣接する下流部のハニカ
ムヒーターを１００〜６００セル／インチ² とすること
が上記ＧＳＡを制御するのに好ましい。リブ厚について
は薄い方が熱容量の点で好ましいが、薄すぎると耐熱衝
撃性に問題が発生するので２〜１０ｍｉｌの範囲とする
のが好ましい。

【００１８】本発明においては、これらハニカムヒータ
ー上の触媒の貴金属担持量とＧＳＡの両方を調節して、
上流側が排ガスによって冷却されても低温側で触媒が作
動するように、最上流部のハニカムヒーターの触媒着火
温度を制御することが好ましい。また、貴金属担時量、
ＧＳＡの調節の他、触媒に含まれる貴金属の比率や種類
の調節により、最上流部及び下流部のハニカムヒーター
の触媒着火温度を制御することも可能である。

【００１９】貴金属の比率の調節による触媒着火温度制
御の具体例としては、最上流部のハニカムヒーター上の
触媒の貴金属Ｒｈの含有比率を、隣接する下流部のハニ
カムヒーター上の触媒の貴金属Ｒｈの含有比率より大き
くすることが好適な手段として挙げらる。この場合、Ｒ
ｈとＲｈ以外の貴金属との重量比（Ｒｈ／Ｒｈ以外の貴
金属）を、最上流部のハニカムヒーターで０．２〜０．
５、下流部のハニカムヒーターで０〜０．５未満とする
ことがコストと性能の面から好ましい。

【００２０】貴金属の種類の調節による触媒着火温度制
御の具体例としては、最上流部のハニカムヒーター上の
触媒に少なくともＰｄを含有させるという手段があり、
この場合、最上流部のハニカムヒーターのＰｄ担持量は
１０〜１２０ｇ／ｆｔ³ とすることが好ましい。下流部
のハニカムヒーター上の触媒はＰｄを含んでもよいが、
最上流部より少量とする。

【００２１】また、本発明では、これら触媒着火温度の
制御に加えて、ハニカムヒーターの抵抗及び／又は熱容
量を調節することにより、最上流部のハニカムヒーター
の投入電力／熱容量の値が、隣接する下流部の投入電力
／熱容量の値よりも大きくなるようにし、上流側のガス
による冷却効果自体を低減せしめるような構成をとるこ
とが最も好ましい。

【００２２】最上流部のハニカムヒーターの投入電力／
熱容量の値が、隣接する下流部のハニカムヒーターの投
入電力／熱容量の値よりも大きくなるようにするための
抵抗の調節手法としては、本発明を構成する複数個のハ
ニカムヒーターを電気的に直列に連結し、少なくとも最
上流部のハニカムヒータの抵抗を、隣接する下流部のハ
ニカムヒーターの抵抗よりも大きくする方法や、複数個
のハニカムヒーターを電気的に並列に連結し、少なくと
も最上流部のハニカムヒータの抵抗を、隣接する下流部
のハニカムヒーターの抵抗よりも小さくする方法が好適
なものとして挙げられる。

【００２３】ハニカムヒーターの抵抗は、開孔率、ハニ
カムヒーターの厚み、材質、気孔率等に関係するので、
これらを適宜調節することによっても所望の抵抗を得る
ことができるが、比較的簡易な工程で作製できるものと
して、ハニカムヒーターの貫通軸方向に平行なスリット
を設ける方法が好ましい。この場合、例えば、大きな抵
抗を得たいときは、スリットの本数を増加し、ハニカム
構造体内部を通過する電流路を長くすることで抵抗を増
すことができる。

【００２４】また、最上流部のハニカムヒーターの投入
電力／熱容量の値が、隣接する下流部のハニカムヒータ
ーの投入電力／熱容量の値よりも大きくなるようにする
ための熱容量の調節手法としては、最上流部のハニカム
ヒーターの開孔率を、隣接する下流部のハニカムヒータ
ーの開孔率よりも大きくする方法や、最上流部のハニカ
ムヒーターの体積を、隣接する下流部のハニカムヒータ
ーの体積よりも小さくする方法が好適なものとして挙げ
られるが、その他、材質、気孔率、ウオッシュコート厚
の調節を行ってもよく、またこれら全部を調節すること
も可能である。

【００２５】以上の抵抗及び／又は熱容量の調節によ
る、投入電力／熱容量の値の調節手法において、２段ハ
ニカムヒーターの場合は、上流部のハニカムヒーター
と、下流部のハニカムヒーターの投入電力／熱容量の値
の比が１．２〜５倍であることが好ましく、１．５〜
２．５倍であれば更に好ましい。１．２倍未満では、コ
ールドスタート時の上流部のヒーターの冷却を低減でき
ず、一方、５倍を超えると、浄化性能が低下する。ま
た、３段以上の多段ハニカムヒーターの場合は、最上流
部のハニカムヒーターと、これに隣接する下流部（２段
目）のハニカムヒーターの投入電力／熱容量の値の比
が、上記関係になることが必須であるが、３段目以降の
ハニカムヒーターに関しても、多段ヒーター全体の温度
が均一になるように投入電力／熱容量の値を調節する。

【００２６】なお、本発明において、投入電力(kw)／熱
容量(J/℃)の値はハニカムヒーター昇温速度を示すもの
であり、それは最上流部のヒーターについて、１０〜４
００(℃/sec)であることが好ましい。この値が１０(℃/
sec)未満では浄化能が低下し、一方、４００(℃/sec)を
超えると電力が大きくなり、システムの電力ロスが大き
い。更に好ましい範囲は１５〜１００(℃/sec)である。

【００２７】以上のように、最上流部に配置されたハニ
カムヒーターの投入電力／熱容量の値を、隣接する下流
部のハニカムヒーターの投入電力／熱容量の値よりも大
きくなるように調節することにより、最上流部のハニカ
ムヒーターの方が下流部のハニカムヒーターより昇温速
度が速くなり、したがって、エンジン作動時の排ガスに
よる上流部の冷却効果自体を低減できるとともに、ヒー
ター全体をはぼ均一に触媒作用温度まで到達させること
ができる。また、上流部をより速く昇温させることによ
って、上流部で発生した触媒反応熱を、下流部の加熱に
積極的に活用できるので、排ガス浄化用のヒーターとし
てより好ましいものとなる。

【００２８】本発明で用い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ス質でもよいが、
機械的強度を考慮すると、金属質のものが好ましい。金
属質の場合、例えば、ステンレス鋼やＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ、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、Ｆ
ｅ−Ａｌが耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価
で好ましい。

【００２９】更に、金属質の場合、フォイルタイプに形
成したものも、粉末原料をハニカム状に押出成形し、焼
結して作製したものも用いることができるが、後者のハ
ニカム構造体の方が、工程が簡略で低コスト化が図れる
点で好ましい。また、このように、いわゆる粉末冶金及
び押出成形法を用いて作製したヒーターは、テレスコー
プ現象が生じず、均一な発熱ができる点でも好ましいも
のである。また、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、多孔質のハニカム構造体の
方が触媒層との密着性が強く熱膨張差による触媒の剥離
が生ずることがほとんどないことから好ましい。

【００３０】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、
Ｃｒ粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末原
料を調製する。次いで、このように調製された金属粉末
原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等の
有機バインダー、水を混合した後、この混合物を所望の
ハニカム形状に押出成形する。なお、金属粉末原料と有
機バインダー、水の混合に際し、水を添加する前に金属
粉末にオレイン酸等の酸化防止剤を混合するか、あるい
は予め酸化されない処理を施した金属粉末を使用するこ
とが好ましい。

【００３１】続いて、押出成形されたハニカム成形体
を、非酸化雰囲気下１０００〜１４００℃で焼成する。
ここで、水素を含む非酸化雰囲気下において焼成を行な
うと、有機バインダーがＦｅ等を触媒にして分解除去さ
れるので、良好な焼結体を得ることができ好ましい。焼
成温度が１０００℃未満の場合、成形体が焼結せず、焼
成温度が１４００℃を超えると得られる焼結体が変形す
るため好ましくない。

【００３２】次いで、得られたハニカム構造体につい
て、抵抗調節機構を設けることが、比較的均一な昇温特
性を得られることから好ましく、抵抗調節機構として
は、貫通軸方向に平行なスリットが、簡易な工程で設け
られるので好ましい。この金属質ハニカム構造体は、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もよく
その気孔率は制限されないが、強度特性、耐酸化性、耐
食性、及び触媒層との密着性の点から５〜２５％の気孔
率を有することが好ましい。

【００３３】本発明の多段ハニカムヒーターは、このよ
うなハニカム構造体に前述した触媒を被覆してなるハニ
カムヒーターが、複数個、電気的に直列及び／又は並列
に連結されたものであり、通電のための少なくとも２個
の電極が、任意のハニカムに構造体に接続される。ま
た、ハニカムヒーター間は導電性の材料で連結され、一
般に、缶体内に絶縁物を介在して保持される。なお、場
合によっては、一方の電極を缶体と接合し、アースとし
て用いることもできる。

【００３４】

【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。

【００３５】〔ハニカムヒーターの形成〕平均粒径４４
μｍ以下の純Ｆｅ粉末、Ｃｒ−３０重量％Ａｌ合金粉
末、Ｆ−５０重量％Ａｌ粉末、Ｆｅ−２０重量％Ｂ粉
末、及びＹ₂Ｏ₃粉末を、Ｆｅ−１２Ｃｒ−１０Ａｌ−
０．０５Ｂ−０．５Ｙ₂Ｏ₃という組成になるように添加
・混合した。更に、この混合物１００ｇあたり、有機バ
インダーとしてメチルセルロース４ｇ、酸化防止剤とし
てオレイン酸１ｇを添加して押出用坏土を調製し、直径
３．６６インチ（９２ｃｍ）のハニカム成形体を押出成
形により得た。得られたハニカム成形体を、９０℃で１
６時間乾燥し、次いで、水素雰囲気下、１３２５℃の最
高温度で２時間保持して焼結した後、第１図に示すよう
に、貫通孔の軸方向にスリット１２を入れて、表１に示
す担体Ｎｏ．Ａ〜Ｄのハニカムヒーターを形成した。

【００３６】

【表１】

【００３７】〔触媒の調製〕市販のγ−Ａｌ₂Ｏ₃（ＢＥ
Ｔ表面積２００ｍ² ／ｇ）に硝酸セリウム水溶液をセリ
ア換算で６重量％になるように含浸担持し、６００℃で
３時間仮焼してアルミナ−セリア複合酸化物を得た。得
られたアルミナ−セリア複合酸化物を湿式法にて解砕
し、これにセリア粉末をγ−Ａｌ₂Ｏ₃に対し２４重量％
添加し、更に貴金属の水溶液を添加した。このスラリー
を１２０℃で１５時間以上乾燥し、更に５５０℃で３時
間焼成して、貴金属−γＡｌ₂Ｏ₃−ＣｅＯ₂ 複合酸化物
を得た。この複合酸化物は１種類の貴金属を含むもので
ある。次いで、得られた貴金属−γＡｌ₂Ｏ₃−ＣｅＯ₂
複合酸化物を適量の酢酸存在下で湿式法にて解砕して担
持スラリーを得、これを第１層として表１に示す担体Ｎ
ｏ．Ａ〜Ｄのハニカムヒーターに被覆担持し、１２０℃
で乾燥後、５５０℃で３時間焼成した。更に、この第１
層の表面に、第１層に含まれる貴金属と異なる種類の貴
金属を含む第２層を、前述の方法を繰り返して被覆し
た。

【００３８】〔多段ハニカムヒーターユニットの形成〕
触媒が被覆されたハニカムヒーターに電極を溶接し、更
に１段目（最上流部）と２段目（下流部）のハニカムヒ
ーター間を導電性の材料で連絡した後、ハニカムヒータ
ーの外周部に絶縁材を備えて缶体の中に収縮し、表２に
示す実施例１〜６及び比較例の多段（２段）ハニカムヒ
ーターユニットを形成した。

【００３９】なお、実施例１〜６はすべて１段目のハニ
カムヒーターの触媒着火温度が２段目の触媒着火温度よ
り低温になるように構成したものであるが、実施例１は
貴金属の担持量により、実施例２は貴金属の比率（第１
層／第２層）により、また実施例３は貴金属の種類によ
り、それぞれ触媒着火温度を制御するものである。ま
た、実施例４はＧＳＡにより制御を行うものであり、実
施例５はＧＳＡによる触媒着火温度の制御に加え、スリ
ット本数の差による抵抗調節によって、１段目のハニカ
ムヒーターの投入電力／熱容量の値を２段目のハニカム
ヒーターの投入電力／熱容量の値よりも大きくし、上流
側の排ガスによる冷却効果自体の低減をも行うものであ
る。実施例６は、貴金属の担持量及び種類による触媒着
火温度の制御とともに、体積の差による熱容量の調節に
よって、実施例５と同様に上流側の冷却効果低減を行う
ものである。そして、これら実施例に対し、比較例の多
段ハニカムヒーターは、１段目と２段目のハニカムヒー
ターが同じ特性を有する従来の多段ハニカムヒーターに
対応するものである。

【００４０】〔ＦＴＰ試験〕排気量２４００ｃｃの試験
車を用い、床下位置に上記多段ハニカムヒーターを配置
した。なお、多段ハニカムヒーターの下流側には、フラ
ンジを介して、市販の３元触媒（直径３．６６インチ、
長さ１７７ｍｍ、体積１．２ｌ）を配置し、多段ハニカ
ムヒーターの前方には、二次空気導入孔を設けた。ま
た、１２Ｖのバッテリーを２個直列にして、２４Ｖの電
圧を多段ハニカムヒーターに印加できるようにした。こ
のような条件の下、ＦＴＰ（Federal Test Procedure）
に準じて、Ｂａｇエミッションを測定した、なお、多段
ハニカムヒーターには、エンジンクランクと実質的に同
時に通電を開始し、１段目（最上流部）のハニカムヒー
ターの中心温度が３００℃になるように、オン−オフ制
御で６０秒間通電した。また、二次空気はエンジンクラ
ンクと同時に２００ｌ／minで導入し、４０秒後に導入
停止した。得られた結果を表２に示す。

【００４１】〔触媒着火特性〕１段目（最上流部）と２
段目（隣接する下流部）の触媒の着火特性を調べる目的
で、１段目と２段目のハニカムヒーター（触媒付）を別
個にキャンニングし、エンジンの実排ガス（流量１．１
ｍ³／min、Ａ／Ｆ＝１４．６）を用い、ガス温度を１０
０℃から１０℃／minにて定速昇温させて、ＨＣの転化
率が５０％に到達した時の入口ガス温度をＴ５０％
（℃）として求めた。得られた結果を表２に示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】上記試験結果より、本発明に係る実施例の
多段ハニカムヒーターの方が比較例のものよりも優れた
浄化能を示すことがわかる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多段ハニ
カムヒーターは、最上流部のハニカムヒーターが隣接す
る下流部のハニカムヒーターより低温着火特性となって
いるので、エンジン作動時の排ガスによって上流側が冷
却されても、上流部のハニカムヒーター上に担持された
触媒は着火温度が確保でき、優れた排ガス浄化能を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハニカム構造体のスリット形成状態の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１２スリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性のハニカム構造体からなる複数個
のハニカムヒーターが排ガスの流路方向に沿って配置さ
れてなる多段ハニカムヒーターであって、該複数個のハ
ニカムヒーターは活性成分として貴金属を含む耐熱性無
機酸化物からなる触媒で被覆され、少なくとも最上流部
のハニカムヒーターの触媒着火温度が隣接する下流部の
ハニカムヒータの触媒着火温度よりも低温であることを
特徴とする多段ハニカムヒーター。
【請求項２】複数個のハニカムヒーターが、電気的に
直列及び／又は並列に連結されている請求項１記載の多
段ハニカムヒーター。
【請求項３】最上流部のハニカムヒーター上の貴金属
の担持量が、隣接する下流部のハニカムヒーター上の貴
金属の担持量より多い請求項１又は２記載の多段ハニカ
ムヒーター。
【請求項４】最上流部のハニカムヒーターの幾何学的
表面積が、隣接する下流部のハニカムヒーターの幾何学
的断面積より大きい請求項１又は２記載の多段ハニカム
ヒーター。
【請求項５】ハニカムヒーターの抵抗及び／又は熱容
量を調節することにより、最上流部のハニカムヒーター
の投入電力／熱容量の値が、隣接する下流部のハニカム
ヒーターの投入電力／熱容量の値よりも大きくなるよう
にした請求項１ないし４のいずれかに記載の多段ハニカ
ムヒーター。
【請求項６】ハニカムヒーターが、抵抗調節機構とし
て、貫通孔軸方向に平行なスリットを有している請求項
１ないし５のいずれかに記載の多段ハニカムヒーター。
【請求項７】ハニカム構造体が、粉末原料をハニカム
状に押出成形し、焼結させたものである請求項１ないし
６のいずれかに記載の多段ハニカムヒーター。