JPH08131839A - 電気加熱式触媒装置用メタル担体 - Google Patents

電気加熱式触媒装置用メタル担体

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JPH08131839A
JPH08131839A JP6278916A JP27891694A JPH08131839A JP H08131839 A JPH08131839 A JP H08131839A JP 6278916 A JP6278916 A JP 6278916A JP 27891694 A JP27891694 A JP 27891694A JP H08131839 A JPH08131839 A JP H08131839A
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JP
Japan
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plate material
flat plate
honeycomb body
catalyst device
metal carrier
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Pending
Application number
JP6278916A
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English (en)
Inventor
Katsunori Matsuoka
克憲 松岡
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Showa Aircraft Industry Co Ltd
Original Assignee
Showa Aircraft Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はロール状のハニカム体を形成する平
板材または波板材の少なくとも一方にAlを含むFe系
ステンレスを用い、その表面に酸化Al被膜を生成させ
て安価かつ強固な電気絶縁層を有する電気加熱式触媒装
置用メタル担体を提供する。 【構成】 平板材1と波板材2とを重ねてロール状のハ
ニカム体11を形成する。平板材1にはAlを含むFe
系ステンレスFe−20Cr−5Alを使用し、酸化雰
囲気炉で900〜1200℃、10分〜3時間加熱して
表面に酸化Al被膜を生成させたものを用いる。ハニカ
ム体の各層は平板材1に形成された電気絶縁層1a,1
bによって電気的に絶縁されるので、ハニカム体の巻始
めと巻終りの板材の端部にそれぞれ設けた導体接続部
4,5に電圧を加えればハニカム体11は発熱体とな
る。この被膜はコストが安価であり、剥がれるおそれが
なく、損傷した場合でも直ちに再生して修復される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス浄
化装置に用いられるハニカム体をなす触媒装置用メタル
担体に関し、特に電気加熱式触媒装置用メタル担体に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の排気ガス浄化装置に用いられる触
媒装置用メタル担体は、図2に示すように、薄い金属
(0.05〜0.10mm)の平板材31と波板材32
の間にろう材を介在させて、平板材31と波板材32を
重ねて中心からロール状に巻込んでハニカム体34を形
成し、高真空炉を使用してろう材を溶融させ、板材の接
触部分において接合を行っていた。ろう材にはNi基ろ
う材を用い、かつ平板材と波板材にはフェライト系ステ
ンレス材料が使用されていた。そのようにして形成され
たハニカム体34を金属製外筒33内に収容したものが
触媒装置用メタル担体30として知られている。
【0003】ハニカム体34のハニカム通路表面には触
媒担持層が形成され、その触媒担持層に貴金属触媒が担
持されて排気ガス浄化触媒の役目をなす。そして内燃機
関の排気通路に配設されて排気ガス中のHC,CO,N
Oxなどを浄化する。なお限られた容積中にできるだけ
多くのハニカム通路面積を確保する必要から、平板及び
波板の厚さは強度を維持できる範囲内でできるだけ薄く
なっている。
【0004】上述した触媒担持層に担持された貴金属触
媒は、ある程度の高温環境下で触媒反応が促進されるの
で、触媒装置はできるだけ高温の排気ガスに曝されるよ
うに内燃機関の排気弁の近くに設けられている。
【0005】しかしながら、内燃機関の始動時には排気
ガスの温度が低いため、このような触媒装置でも触媒反
応が充分に行われず、そのため排気ガス中のHC,C
O,NOxなどを浄化する能力が不充分となる。この欠
点を除くため電気加熱式触媒装置用メタル担体が開示さ
れており、図3にその斜視略図を示す。
【0006】図3において、平板材36の片側の面にあ
らかじめPVDまたはCVDなどの方法により電気絶縁
性の被膜を施して電気絶縁層36aを形成した後、波板
材37と重ねてロール状に巻き、ロールの各層の間が電
気的に絶縁されたハニカム体39を形成して、巻かれた
板材の全長を電気抵抗体とし、さらにその上を金属製外
筒38で覆い、板材の巻き終りの端部と電気的に接続す
る導体接続部41を外筒38に設け、またロールの巻き
始めの板材の端部には導体接続部42を設けて、導体接
続部41,42をそれぞれ不図示の電源に接続すること
によって、ハニカム体39を電気的に加熱できるように
してある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電気加
熱式触媒装置用メタル担体は、ロール状のハニカム体を
形成する平板材または波板材の少なくとも一方の板材の
片面または両面に、PVD,CVDなどの方法によって
電気絶縁性の被膜を施し、電気絶縁層を形成していた。
【0008】このようなPVD,CVDなどの方法によ
れば、板材の片面または両面に任意に電気絶縁性の被膜
を施すことができて大変便利ではあるが、所要の被膜を
形成するに要する費用が高価すぎるという問題があり、
さらにこのようにして形成した被膜が剥がれ易いという
欠点がある。
【0009】本発明の目的は、電気加熱式触媒装置用メ
タル担体のロール状のハニカム体を形成する平板材また
は波板材の表面に施す電気絶縁性の被膜が、容易に剥が
れることなくかつ安価に形成できる電気加熱式触媒装置
用メタル担体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の電気加熱式触媒
装置用メタル担体は、薄い金属板の平板材及び波板材を
重畳してロール状に巻回して形成した多数の網目状通気
路を備えたハニカム体であって、巻回した各層間が電気
的に絶縁され、さらに平板材または波板材の少なくとも
一方の板材の巻始め及び巻終りの各端部に、電源と接続
するための導体接続部を有する電気加熱式触媒装置用メ
タル担体において、平板材または波板材を形成する少な
くとも一方の金属板が、アルミニウムを含むフェライト
系ステンレスからなり、かつ酸化雰囲気の中で加熱して
形成された酸化アルミニウム被膜の電気絶縁層を有して
いる。
【0011】
【作用】ロール状のハニカム体を形成する平板材または
波板材の少なくとも一方に、アルミニウムを含むフェラ
イト系ステンレスを使用したため、板材を酸化雰囲気中
で加熱することによって、板材の表面に酸化アルミニウ
ム被膜の電気絶縁層を安価に形成することができる。酸
化アルミニウム被膜は強固で緻密なため剥離することが
ない。またハニカム体を触媒担体に使用する場合、排気
ガスの触媒反応熱によって常に高温にさらされるため、
時間の経過とともに被膜は厚くなる傾向があり、もし被
膜層が損傷した場合でもそこに酸化アルミニウム被膜が
直ちに形成されるため、電気絶縁性が損なわれることは
ない。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 図1は本発明の電気加熱式触媒装置用メ
タル担体の略図であって、図1(A)は斜視図、図1
(B)は酸化アルミニウム被膜が生成する機構の説明
図、図1(C)は被膜が損傷した場合に修復される状態
を示す説明図である。
【0013】図1(A)において、ハニカム体11は、
帯状をなす薄い平坦な金属板で形成されかつ両面に酸化
アルミニウム被膜の電気絶縁層1a,1bが施された平
板材1と、帯状をなす薄い金属板に波状の凹凸が連続的
に折り曲げて形成された波板材2とを重ね合わせてロー
ル状に巻き回して形成されている。
【0014】ハニカム体11の外周は円筒状の外筒3に
よって覆われる。外筒3には導体接続部4が取り付けら
れ、平板材1あるいは波板材2の巻き終りの端部と電気
的に接続される。ハニカム体11のロールの巻き始めの
平板材1又は波板材2の端部には、導体接続部5が電気
的に接続されている。ハニカム体11には触媒担持層が
施され、メタル担体10が形成される。
【0015】不図示の電源と導体接続部4及び5とを、
導体によって接続して電圧を印加すれば、ハニカム体1
1の各層は電気絶縁層1a,1bを有する平板材1によ
って電気的に絶縁されているから、ハニカム体11は平
板材1と波板材2の全長に亘る電気抵抗体となってジュ
ール熱によって加熱され、低温の排気ガスの触媒反応を
促進させるので、触媒装置用担体としての機関始動時の
機能を果たすこととなる。
【0016】上述の実施例においては、ハニカム体11
を形成する平板材1に酸化アルミニウム被膜の電気絶縁
層1a,1bを施してあるが、被膜を波板材2に施して
もよく、あるいは平板材と波板材の両者に施すこともで
きる。
【0017】被膜を施すべき板材を形成する金属板の材
質は、アルミニウムを含むフェライト系ステンレスが用
いられ、その組成は一般にFe−20Cr−5Alで表
わされるものが好適である。被膜を施さない板材には、
通常のアルミニウムを含まないフェライト系ステンレス
を用いてもよい。
【0018】次にアルミニウムを含むフェライト系ステ
ンレス材料の表面に酸化アルミニウム被膜を生成して電
気絶縁層を形成する方法について述べる。
【0019】まず、酸化アルミニウム被膜を生成させる
ために、金属板を大気焼成炉または大気より酸素分圧が
高い雰囲気炉の中で加熱する。加熱温度は900〜12
00℃の範囲で行う。900℃未満では被膜の生成速度
が遅く充分な絶縁被膜を得るには長時間掛かって一般的
でなく、また1200℃以上では被膜生成速度は充分で
あるが、焼成炉の装置のコストが掛かり過ぎると共に、
板材に大きい変形を招くので不適当である。処理時間は
加熱温度によって異なり、温度が高い場合には短く、温
度が低い場合には長く設定する。通常処理時間が10分
から3時間の間で所望の被膜が得られるように処理温度
を設定する。
【0020】酸化アルミニウム被膜を形成する工程には
次の場合あるが、一般的には(1)の場合である。
【0021】(1)未成形の金属板の状態で行う。
【0022】(2)波板材に加工後に行う。
【0023】(3)ロール状のハニカム体を形成後にハ
ニカム体全体で行う。
【0024】(4)(1)または(2)の後、さらに
(3)を行う。
【0025】図1(B)において、母材20は平板材及
び波板材を形成する金属板の部分断面を示し、その組成
はFe−20Cr−5Alである。母材中に固溶してい
るAlは、焼成炉中で加熱された母材表面に向かって拡
散して大気中のO2 と結合し、酸化アルミニウム(Al
23 )被膜を形成する。この被膜は電気絶縁性を有し
強固な電気絶縁層を形成する。
【0026】図1(C)において、母材20の表面に形
成された酸化アルミニウム被膜が、使用中に損傷して被
膜欠落部Xを生じたときでも、高温の排気ガス及び触媒
の発熱によって母材中のAlが直ちに拡散して雰囲気中
のO2 と結合し、被膜欠落部Xに新しく酸化アルミニウ
ム(Al23 )皮膜を生成するから、常に絶縁層が維
持され、電気加熱式担体としての当初の特性を維持する
ことができる。
【0027】
【発明の効果】電気加熱式メタル担体を形成する平板材
または波板材の少なくとも一方に、アルミニウムを含む
フェライト系ステンレスを使用して、その板材を酸化雰
囲気の中で加熱することによって表面に容易に酸化アル
ミニウム被膜の電気絶縁層が形成されるため、PVD法
などによる電気絶縁層に比べ製作コストが低減する効果
があり、さらに酸化アルミニウム被膜は強固なため剥が
れるおそれがなく、また使用中に皮膜が損傷した場合で
も、直ちにそこに被膜が形成されて絶縁性を保持するこ
とができ、時間の経過と共に被膜がさらに厚くなって絶
縁性が低下しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気加熱式触媒装置用メタル担体の図
であって、図1(A)は斜視図、図1(B)は酸化アル
ミニウム被膜が生成する機構の説明図、図1(C)は被
膜が損傷した場合に修復される状態を示す説明図であ
る。
【図2】従来技術による触媒装置用メタル担体の斜視図
である。
【図3】従来の技術による電気加熱式触媒装置用メタル
担体の斜視図である。
【符号の説明】
1,31,36 平板材 1a,1b,36a 電気絶縁層 2,32,37 波板材 3,33,38 外筒 4,5,41,42 導体接続部 10,30,40 メタル担体 11,34,39 ハニカム体 20 母材 X 被膜欠落部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/28 301 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄い金属板の平板材及び波板材を重畳し
    てロール状に巻回して形成した多数の網目状通気路を備
    えたハニカム体であって、前記巻回した各層間が電気的
    に絶縁され、さらに前記平板材または波板材の少なくと
    も一方の板材の巻始め及び巻終りの各端部に電源と接続
    するための導体接続部を有する、電気加熱式触媒装置用
    メタル担体において、 前記平板材または波板材を形成する少なくとも一方の金
    属板が、アルミニウムを含むフェライト系ステンレスか
    らなり、かつ酸化雰囲気の中で加熱して形成された酸化
    アルミニウム被膜の電気絶縁層を有することを特徴とす
    る、電気加熱式触媒装置用メタル担体。
JP6278916A 1994-11-14 1994-11-14 電気加熱式触媒装置用メタル担体 Pending JPH08131839A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013212988A (ja) * 2008-01-08 2013-10-17 Tokyo Gas Co Ltd 円筒式水蒸気改質器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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