JPH07166846A

JPH07166846A - ハニカムヒーター

Info

Publication number: JPH07166846A
Application number: JP5313755A
Authority: JP
Inventors: Fumio Abe; 文夫安部; Tomoharu Kondo; 智治近藤; Keiji Noda; 啓二野田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-06-27
Also published as: DE69414817T2; DE69414817D1; US5649049A; EP0661421A1; EP0661421B1

Abstract

(57)【要約】【構成】導電性材料からなる隔壁に仕切られたガス流
れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有し、ガス流入
側及びガス流出側の両端面を有するハニカム構造体１
と、該ハニカム構造体に設けられた通電のための少なく
とも２つの電極５とを含むハニカムヒーターであって、
前記ハニカム構造体１の所定位置に、前記貫通孔とは別
に、電流流路を狭くするための前記貫通孔より相当直径
の大なる孔部２を形成して抵抗を調節することにより、
通電時にハニカムヒーターの特定の領域が、他の領域に
比して局所的に急速加熱されるようにしたハニカムヒー
ター。【効果】少ない電力で、内燃機関から排出される排ガ
ス中の有害成分、特にコールドスタート時に大量発生す
るＨＣを効率よく浄化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関から排出され
る排ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、
窒素酸化物（ＮＯ_x）等の有害成分、特にエンジン始動
時（コールドスタート時）に多量発生するＨＣを効果的
に浄化するための排ガス浄化システムにおいて好適に使
用できる通電発熱型のハニカムヒーターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の排ガス中のＨＣ、ＣＯ、
ＮＯ_x等の有害成分を浄化するための自動車排ガス浄化
システム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、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、エンジン始動直後のように排
ガスの温度が低いときは、触媒がその作用温度に到達し
ていないので浄化能が低く、その上、この時期は、定常
走行時に比して多量のＨＣが排出される。

【０００３】このような技術課題を解決するための手段
の１つとして、通電発熱型ヒーターをエンジン始動前あ
るいはエンジン始動と同時に通電し、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い
わゆるライトオフ触媒、メイン触媒等を触媒の作用温度
まで速やかに昇温する技術が注目されている。

【０００４】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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平３−２９５１８４号公報記載の抵抗調節型ヒーター
においては、ヒーター全体を加熱する場合、少量の投入
電力では昇温速度が遅いためにヒーター上に担持した触
媒を短時間で着火温度に到達させることができず、結果
的にコールドスタート時に多量発生するＨＣの大部分が
未浄化のまま吹き抜けてしまうことになる。一方、大き
な電力を投入してヒーターを急峻に加熱するには、大容
量のバッテリーや重装備のケーブル、制御装置が必要と
なる。本発明は、上記のような従来の事情を考慮してな
されたものであり、少ない電力で好適な浄化性能を発揮
し得る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、導電性材料からなる隔壁に仕切ら
れたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有
し、ガス流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカ
ム構造体と、該ハニカム構造体に設けられた通電のため
の少なくとも２つの電極とを含むハニカムヒーターであ
って、前記ハニカム構造体の所定位置に、前記貫通孔と
は別に、電流流路を狭くするための前記貫通孔より相当
直径の大なる孔部を形成して抵抗を調節することによ
り、通電時にハニカムヒーターの特定の領域が、他の領
域に比して局所的に急速加熱されるようにしたことを特
徴とするハニカムヒーター、が提供される。

【０００７】

【作用】上記のように、本発明は、抵抗を調節するため
の手段として、ハニカム構造体の所定位置に電流流路を
狭くするための孔部を形成したものであり、このように
部分的に電流流路を狭めた高抵抗箇所を設けることによ
り、ハニカムヒーターの特定の領域が、他の領域に比し
て局所的に急速加熱できるようにした部分発熱型（局所
発熱型）のヒーターである。

【０００８】本発明のように排ガス浄化の目的で用いら
れるハニカムヒーターは、後述するように、通常好まし
くは、基体となるハニカム構造体の隔壁上に、触媒層が
被覆担持された状態で使用されるが、上記のように局所
的に急速加熱される特定の領域（以下、この領域を「急
速加熱部」といい、他の領域を「低速加熱部」という）
を設けることにより、まず、この領域に担持された触媒
層を、比較的少ない電力で速やかに着火させることがで
き、更にこの触媒反応で得られた反応熱がハニカムヒー
ター全体の加熱、又は通常このヒーターの後流側に配設
されるライトオフ触媒やメイン触媒の加熱を加速する。
したがって、本発明のヒーターを用いれば、少ない投入
電力で排ガス中の有害成分、特にコールドスタート時に
多量発生するＨＣを効率よく浄化できる。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、ハニカム構造体を構成する導電性材料として
は、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステン
レス等の金属質、ペロブスカイト系、ＳｉＣ等のセラミ
ック質等のいかなる材料も用いることができるが、耐熱
性、耐熱衝撃性の点でＦｅ−Ｃｒ−Ａｌからなるフェラ
イト系ステンレスが最も好ましい。また、隔壁自体が導
電性材質ではなく、例えばコーディエライトのような絶
縁材料にＰｔやサーメットからなる導電性物質を、メッ
キやスパッタリング等の手法を用いてコートし、コート
した導電生物質が通電により発熱するようにしてもよ
い。

【００１０】ハニカム構造体は、金属箔を巻き取って作
製されたものでも、また、粉末冶金法による押し出し法
によって作製されたものでもよいが、構造耐久性の点、
特に過酷な条件下でのテレスコープ現象を避けるために
押し出し法によって調製されたものが好ましい。貫通孔
の断面形状（セル形状）は、特に限定されるものではな
く四角形、六角形等の多角形、円形、コルゲート形等の
各種の任意の形状を用いることができるが、耐熱衝撃性
の点から熱応力を緩和するフレキシブルなセル形状、例
えば六角形が好ましい。

【００１１】次に、本発明で用いる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。

【００１２】次に、押出成形されたハニカム成形体を、
非酸化雰囲気下１０００〜１４００℃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。

【００１３】なお、望ましくは、次いで、得られた焼結
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。この耐熱性金属酸化物による被覆方法としては、下
記の方法が好ましいものとして挙げられる。金属ハニカム構造体を酸化雰囲気中７００〜１１００
℃で熱処理する。Ａｌ等を焼結体の隔壁及び気孔の表面にメッキ（例え
ば気相メッキ）し、酸化雰囲気中７００〜１１００℃で
熱処理する。Ａｌ等の金属溶湯中に浸漬し、酸化雰囲気中７００〜
１１００℃で熱処理する。アルミナゾル等を用い焼結体の隔壁及び気孔の表面に
被覆し、酸化雰囲気中７００〜１１００℃で熱処理す
る。なお、熱処理温度は、耐熱性、耐酸化性の点で、９００
〜１１００℃とすることが好ましい。

【００１４】上記ハニカム構造体には、通電のための少
なくとも２つの電極が取り付けられる。なお、ここでい
う電極とはアース側の電極をも含む。電極は一般にはバ
ッテリー、キャパシーター等の電源にスイッチ、制御装
置を介して接続され、通電することができる。電極の取
り付け位置は、ハニカム構造体の外周部、内部のいずれ
の位置も可能である。

【００１５】ハニカム構造体の隔壁上には、触媒活性物
質を含む触媒層が被覆担持されていることが好ましい。
ハニカム構造体の隔壁上に担持する触媒層は、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から
なる。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Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｈ等の貴金属のいずれか、又はこれら
の任意の組み合わせを担持したものが好ましい。

【００１６】このようにして、構成される本発明のハニ
カムヒーターは、ガス流入側とガス流出側の端面を有
し、排ガスはガス流入側端面から、貫通孔を経由してガ
ス流出側端面に至る。ハニカムヒーターは、通常金属質
の缶体の中に、好ましくは絶縁された状態で保持され、
排ガスが缶体内のハニカムヒーターのガス流入側端面へ
導かれるように配管される。

【００１７】ハニカムヒーターは通電により加熱される
が、この際、ハニカムヒーターの特定の領域、好ましく
は少なくともガス流入側端面近傍の領域を含むある特定
の領域が、ヒーターの他の領域に比して、局所的に急速
加熱するよう孔部が形成されていることが必要である。
少なくともガス流入側端面近傍の領域を含むように急速
加熱部を設けるのが好ましい理由は、前述のとおりハニ
カムヒーター上流部を局所的に急速加熱することによ
り、ハニカムヒーターの上流部の触媒層が着火して得ら
れた反応熱を下流部へ伝藩し、ハニカムヒーターの下流
側の触媒層あるいはハニカムヒーター下流部に配設する
ライトオフ触媒等を加熱することができるからである。
逆にガス流出側端面近傍の領域だけを通電加熱する場合
は、ガス流入側端面近傍が加熱されないため、ヒートシ
ンクとして作用し、投入電力及び浄化効率の点で劣る。

【００１８】ガス流入側端面からガス排出側端面へガス
流れ方向に従って均一に（ガス通過断面に対しては局所
的に）急速加熱させるのも好適な態様の１つである。こ
の場合ヒーター上の触媒で発生した多量の反応熱が、通
常ヒーターの直後に配設されるライトオフ触媒又はメイ
ン触媒を早期活性化するのに役立つ。

【００１９】なお、本発明において、「局所的に急速加
熱される」とは、急速加熱部と低速加熱部（非発熱部を
含む）が、ヒーター内部にそれぞれ１箇所又は複数箇所
存在し、急速加熱部が触媒着火温度に到達した時、低速
加熱部が触媒着火温度より５０℃以上、好ましくは１０
０℃以上低い温度を示すように加熱されることをいう。
５０℃未満の温度差では、ヒーターが全体発熱に近づく
ために、目的とする投入電力の低減に対する効果は小さ
い。１００℃以上の温度差がある場合は、比較的小さな
投入電力で好適な浄化能を示す。

【００２０】更に「触媒着火温度」とは、触媒が吹き消
えずに継続的に反応が起こるときの温度をいい、３５０
℃以上の温度が一つの目安となる。触媒は長時間の耐久
によって劣化し、さらには局所発熱型ヒーターの場合、
低速加熱部の熱引きの問題もあるので、５００℃以上の
温度であれば確実に触媒着火温度に到達したと考えてよ
い。

【００２１】次に、本発明の実施態様のいくつかを図面
を参照して説明する。まず、第１の実施態様としては、
図１に示すように、ハニカム構造体１のガス流れ方向
に、比較的大型の複数の細長い孔部２を略平行に形成し
たものが挙げられる。このような構成において電極５よ
り通電すると、図１に斜線で示した、孔部２の間に挟ま
れる電流流路の狭い領域の電流密度が高くなるため、こ
の領域が優先的に加熱されて急速加熱部となる。

【００２２】なお、図４は本願出願人が先に出願した特
開平３−２９５１８４号公報に実施例として記載された
従来公知のスリット入り抵抗調節型ヒーターを示すもの
で、ハニカム構造体１の外周面を２つの電極５でそれぞ
れ対向する第一外周面ａ−ａ’と第二外周面ｂ−ｂ’に
区分したとき、第一外周面ａ−ａ’を切断するが第二外
周面ｂ−ｂ’を切断しない第一スリット６０と、第二外
周面ｂ−ｂ’を切断するが第一外周面ａ−ａ’を切断し
ない第二スリット６１とが交互にほぼ等間隔で配設され
たものである。このような構成では、各スリット間に挟
まれた領域にほぼ均等に電流が流れ、図４(ａ)の平面図
及び(ｂ)の正面図に斜線で示したように、ほとんどヒー
ター全体が均等に加熱されるため、少ない電力での急速
加熱が困難である。

【００２３】第２の実施態様は、図２に示すように、ハ
ニカム構造体１のガス流れ方向に、比較的小型（ハニカ
ム構造体の貫通孔よりは大きい）の孔部３を部分的に多
数形成したものである。この場合、図２に示すように孔
部３に加えて、更に抵抗を調節するためのスリット１５
を形成すると、急速加熱部の制御がしやすくなるので好
ましい。このような構成において電極５より通電する
と、図２に斜線で示した、スリット１５間の孔部３によ
って電流流路が狭められた領域の電流密度が高くなるた
め、この領域が優先的に加熱されて急速加熱部となる。

【００２４】第３の実施態様は、図３に平面図(ａ)及び
部分拡大図(ｂ)、(ｃ)として示すように、ハニカム構造
体１の隔壁を部分的に間引きすることによって孔部４を
形成したものである。部分拡大図(ｂ)、(ｃ)はそれぞれ
セル形状が六角形、四角形の場合における、隔壁の間引
きの例を示しているが、強度的には(ｂ)の六角形のもの
の方が好ましい。このような構成において電極５より通
電すると、図３の部分拡大図(ｂ)、(ｃ)の太線で示した
隔壁に電流が集中し、この隔壁部分が急速加熱部とな
る。また、本実施態様においても、上記第２の実施態様
と同様にスリット１５を併用することが好ましい。

【００２５】以上説明した第１〜３の実施態様はそれぞ
れの概念を任意に組み合わせて用いることもできる。ま
た、これらは単なる一例であって、本発明においては、
ハニカムヒーターの特定の領域が、他の領域に比して局
所的に急速加熱されるような構成となる限りにおいて、
上記実施態様以外の種々の構成をとるこができ、更に従
来公知の各種の抵抗調節手段を組み合わせることもでき
る。

【００２６】例えば、ハニカム構造体の隔壁の厚さやセ
ル密度を部分的に変化させることにより抵抗を調節する
手段等が好適に組み合わせて用いられる。また、図２及
び図３のようにスリットを併用する場合にも、その形成
位置、長さ、各スリット間の間隔等を任意に設定でき
る。

【００２７】なお、本発明においては、急速加熱部の面
積をガス通過断面積の５〜５０％の範囲とすることが好
ましい。急速加熱部の面積がガス通過断面積の５％未満
では、低速加熱部でのガスの吹き抜けが大きくなると同
時に、急速加熱部の触媒による反応熱があまり期待でき
ず浄化効率が低下する。一方、５０％を超えると、急速
加熱部の質量も大きくなるので、投入電力を大きくする
必要が発生し、電力の削減効果が小さくなる。なお、ガ
ス通過断面積に対する急速加熱部の面積の割合のより好
ましい範囲としては１０〜４０％であり、これにより、
ガス通過断面のほとんど全部が均等に発熱する全体発熱
型のヒーターを加熱するのに要する投入電力に対し３０
％以上の電力が削減でき、同程度の浄化効率を示す。

【００２８】急速加熱部の面積は、簡易的には、例えば
次の手法で求められる。すなわち、まず、大気無風下で
サーモビジョンを用い温度発熱特性を評価する。次い
で、このハニカムヒーターを実車評価するに際し、熱電
対を多数セットし、ＦＴＰ（Federal Test Procedure）
試験時に通電加熱しながら温度を測定し、サーモビジョ
ンの温度分布と実際のヒーターの昇温特性より急速加熱
部の面積を規定できる。

【００２９】また、本発明のハニカムヒーターは低電力
型を目的とするため、比較的小型のヒーターとすること
が好ましい。具体的には、ガス通過部分の体積は３０〜
３００cc程度の大きさとする。３０cc未満の場合は、ヒ
ーターの機械的強度が問題となると同時に、ヒーター上
の触媒の有効面積が小さくなるので、そこから得られる
反応熱は小さくなり、所望の浄化能が得られない。逆に
３００ccを超えると局所発熱型になるとはいえ、ヒータ
ーの質量が大きくなるので、投入電力は大きなものとな
る。好ましいヒーター体積としては４０〜１５０ccであ
り、ヒーターの搭載位置にも依存するが、３ｋＷ未満の
低電力で効果的に浄化できる。

【００３０】なお、ここでいう「低電力」とは、（ワッ
ト）×（時間）ができる限り小さいことを意味するが、
高ワットで短時間通電するよりも、低ワットで長時間通
電する方が好ましい。すなわち、高ワットで通電するた
めには、高電圧にするか、及び／又は高電流にする必要
があり、前者の場合、電源系とその制御システムが煩雑
となること、後者の場合、ケーブル等を異常に太くする
必要があることから、ガソリン車の場合、１２Ｖのバッ
テリー電源と２００Ａ以下の電流になるよう調整するこ
とが好ましい。この場合、バッテリーや制御システム等
の内部抵抗を考慮するとヒーターには２ｋＷ以下のパワ
ーが投入されることになる。電源については、バッテリ
ー以外、オルタネーター、ウルトラキャパシターなどが
好適に使用できる。

【００３１】ハニカムヒーターの長さについては、ハニ
カムヒーターの断面積にも依存するが、一般には、６〜
４０ｍｍの長さのものを用いる。長さが６ｍｍ未満のも
のを用いると高温時のクリープによる変形が問題とな
り、一方、４０ｍｍを超えるとヒーター内部に発生する
熱応力による変形が問題となる。急速加熱部のガス流れ
方向の長さは、２５ｍｍ以内でヒーターの長さと同じか
それ未満とする。２５ｍｍを超えると、急速加熱部の熱
容量が大きくなるので、投入電力の点で問題が発生す
る。ハニカムヒーターの隔壁の厚さは４０〜３００μｍ
程度のもの、セル密度については１５０〜６００セル／
平方インチのものが好適に用いられる。

【００３２】上記した本発明のハニカムヒーターを用い
て、排ガス中の有害物質、特にコールドスタート時に多
量発生するＨＣを効率よく浄化するためには、コールド
スタート時から２０秒以内に急速加熱部が触媒着火温度
に到達するように通電することが好ましい。

【００３３】ヒーターへの通電方法としては、エンジン
クランク前に通電を開始するプレヒートと、エンジンク
ランク直後に通電を開始するポストヒート、及びプレヒ
ートとポストヒートを組み合わせる方法など任意の方法
が可能であり、また通電は連続的又は間欠的に実施する
ことができる。制御システムの簡潔さより、ポストヒー
トが好ましく、また、コールドスタート時に１回連続的
にパワーを投入する方法が好ましい。

【００３４】急速加熱部の温度が５００℃以上にできる
だけ早く到達することが好ましく、ＦＴＰ試験のＢａｇ
１において、２０秒以内（アイドリング時）に到達する
ことが一つの目安である。この時、急速加熱部の温度の
上限は１０００℃以下とすることが好ましい。１０００
℃を超えると低速加熱部との温度差によって発生した熱
応力により、ハニカムヒーターが変形や破損するおそれ
がある。

【００３５】本発明のようなハニカムヒーターを用いて
排ガス浄化システムを構成する場合、ハニカムヒーター
の後流側には、通常いわゆるライトオフ触媒やメイン触
媒が配設される。ハニカムヒーターは低電力で作動させ
るために比較的小型のものを用いるので、それ自体でコ
ールドスタート時に排出される全ＨＣを浄化するには不
十分であり、通常比較的小型（０．２〜１．２ｌ程度）
のライトオフ触媒をハニカムヒーターの後流側に配置す
る。更に、定常運転の時（例えばＢａｇ２）の浄化能を
向上させるためにはライトオフ触媒の後流側に比較的大
型（１〜３ｌ程度）のいわゆるメイン触媒を配置する。

【００３６】これとは別の搭載方法としては、例えば比
較的小型（例えば０．２〜１．２ｌ程度）のライトオフ
触媒を排ガス流路の最上流に配置し、次いでハニカムヒ
ーターを配置し、更に後流にライトオフ触媒やメイン触
媒を配置する方法もある。この場合、ハニカムヒーター
への投入電力の点では、最上流にハニカムヒーターを配
置する場合に比し、若干量多く必要となるが、最上流の
ライトオフ触媒が熱衝撃緩衝材として作用するため、ハ
ニカムヒーターの耐久性の不安が解消される。

【００３７】なお、「ライトオフ触媒」、「メイン触
媒」とは俗称であり、要は内燃機関から排出される排ガ
スを浄化できる触媒をもった触媒体であればよく、通常
はセラミック質やメタル質からなるハニカム構造体に触
媒能をもつ触媒活性物質が触媒層として被覆担持された
構造体が一般に用いられる。

【００３８】ハニカムヒーターの搭載位置については、
排気熱を活用できる点からエンジン排気孔近傍のいわゆ
るマニホールド位置に搭載するのが好ましいが、この場
合、特に過酷な排ガス条件下に曝されることになるの
で、前述のとおり押し出し法によって調製されたハニカ
ムヒーターが好適に用いられる。このようにマニホール
ド位置に搭載した場合には、１ｋＷ以下の電力で好適な
浄化能を示す。

【００３９】なお、コールドスタート時は、通常燃料リ
ッチの状態で運転されるが、かかる状態ではハニカムヒ
ーターがいかに急速に昇温されようとも、ＨＣの浄化能
は不十分であるため、二次空気を導入するか、エンジン
クランク後、燃料の量と空気の量を調節して、排ガス組
成をストイキオ近傍又は若干リーン側にシフトさせるよ
うな手法を用いることが好ましい。

【００４０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００４１】実施例１：以下に示すような製造法にて、
上述した第３の実施態様のハニカムヒーターを作製し
た。なお、本実施例においては、ハニカム構造体のセル
形状は図３(ｂ)のような六角形とし、隔壁の間引きに加
えて、更にハニカム構造体の対向する外周面から５本ず
つ交互にスリットを配設した。スリット先端から外周面
までの距離（スリット延長線上の距離）は７ｍｍとなる
ようにした。

【００４２】〔ハニカムヒーターの製造法〕平均粒径４
４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃｒ−３０Ａｌ粉末（重量
％）、Ｆｅ−５０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅ−２０Ｂ粉
末（重量％）及びＹ₂Ｏ₃粉末をＦｅ−１６Ｃｒ−８Ａｌ
−０．０５Ｂ−０．５Ｙ₂Ｏ₃という組成となるように添
加、混合した。この混合物１００ｇあたり、メチルセル
ロース４ｇを有機バインダーとして、また、オレイン酸
１ｇを酸化防止剤として添加し、混合した。このように
坏土を調製した後、円柱形状のハニカム成形体を押出成
形により得た。このハニカム成形体を大気中、９０℃で
１６時間乾燥した後、水素雰囲気下で１３２５℃に２時
間保持して焼結した。次いで、空気中、１１５０℃で３
０分間、熱処理を行った。

【００４３】上記方法により外径９３ｍｍφ、厚さ１２
ｍｍ、隔壁厚さ０．１ｍｍ、六角セルよりなるセル密度
が４５０セル／平方インチのハニカム構造体を得た。な
お、このハニカム構造体の多孔度は２％（ほぼ非多孔
質）で、表層にはＡｌ₂Ｏ₃質の保護層が形成されてい
た。このハニカム構造体の隔壁を部分的に間引いた後、
前述したようにスリットを配設し、急速加熱部が形成さ
れるようにした。

【００４４】スリットを配設した後、γ−Ａｌ₂Ｏ₃とＣ
ｅＯ₂とが重量比で７０：３０となるように、両者の粉
末を調製し、これらの粉末に水と微量の硝酸を添加し、
湿式法で粉砕して、担持スラリーを調製した。この担持
スラリーを用い、ディップ法により、ウォッシュコート
層を形成した。次いで、このウォッシュコート層を乾燥
した後、５００℃で焼成し、γ−Ａｌ₂Ｏ₃とＣｅＯ₂と
を被覆した。ついで、ＰｄとＰｔとＲｈとをモル比で
６：５：１となり、かつ、総担持量が８０g/ft³になる
ように、硝酸パラジウムと塩化白金酸と硝酸ロジウムと
からなる水溶液に、約２０分含浸させ、触媒組成物を担
持した。次いで、外周上に２箇所電極ボルトを溶接しハ
ニカムヒーターとした。このハニカムヒーターの外周部
を絶縁材を介して、金属質の缶体で保持した。

【００４５】実施例２：実施例１に準じた製造法を用い
て、上述した第２の実施態様のハニカムヒーターを作製
した。なお、本実施例においては、孔部の形成に加え
て、更にハニカム構造体の対向する外周面から５本ずつ
交互にスリットを配設し、孔部（直径２ｍｍの貫通孔）
はこれらのスリット間の電流流路を狭めるようハニカム
構造体の中心部付近に多数透設した。スリット先端から
外周面までの距離（スリット延長線上の距離）は７ｍｍ
となるようにした。

【００４６】実施例３：実施例１に準じた製造法を用い
て、上述した第１の実施態様のハニカムヒーターを作製
した。ただし、ハニカム構造体の形状は９０ｍｍ×９０
ｍｍ×１２ｍｍ（厚さ）の直方体とし、これに複数個の
孔部（断面が２ｍｍ×７０ｍｍの貫通孔）を平行に形成
した。

【００４７】比較例：実施例１に準じた製造法を用い
て、図４に示すように、対向する外周面から第一スリッ
ト６０と第二スリット６１とが１本ずつ交互にほぼ等間
隔で配設された、従来公知の抵抗調節型ヒーターを作製
した。なお、第一スリットと第二スリットの本数は５本
ずつとした。また、各スリット間のセル数は６個とし、
各スリットの先端から対向する外周面までの距離（スリ
ット延長線上の距離）は７ｍｍとした。

【００４８】［ＦＴＰ試験］上記のようにして得られた
実施例１〜３及び比較例のハニカムヒーターを用い、そ
の直後に０．９ｌのライトオフ触媒を、さらに後流側に
１．７ｌのメイン触媒を配置して、図５に示す排気シス
テムを構成した。図中の符号１００はハニカムヒータ
ー、１０１はライトオフ触媒、１０２はメイン触媒、１
０３はエンジンをそれぞれ示している。エンジンは排気
量２０００ｃｃ、Ｌ４型のものを用いた。また、ハニカ
ムヒーター、ライトオフ触媒、メイン触媒はすべて、入
口温度が８５０℃のストイキオの排ガスにさらし、１分
毎に５秒間燃料カットされたモードで加速耐久して、劣
化させたものを用いた。

【００４９】ＦＴＰ（Federal Test Procedure）に準じ
てＢａｇエミッションを測定し、各々のコールドスター
ト特性を評価した。なお、この測定に際しては、ハニカ
ムヒーターの上流側から二次空気を１２０l/minでエン
ジン始動時から１００秒間導入した。また、通電は定電
圧発生装置を用い、１ｋＷになるよう電圧を調整した。
通電時間はエンジンクランク後から３０秒間とした。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少ない電力で、内燃機関から排出される排ガス中の有害
成分、特にコールドスタート時に大量発生するＨＣを効
率よく浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様の一例を示す説明図である。

【図２】本発明の実施態様の一例を示す説明図である。

【図３】本発明の実施態様の一例を示す説明図である。

【図４】従来公知のスリット入り抵抗調節型ヒーターの
説明図である。

【図５】実施例においてヒーターの性能を評価するため
に用いたシステム（Manifold System）の概要図であ
る。

【符号の説明】

１…ハニカム構造体、２，３，４…孔部、５…電極、１
５…スリット、１００…ハニカムヒーター、１０１…ラ
イトオフ触媒、１０２…メイン触媒、１０３…エンジン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性材料からなる隔壁に仕切られたガ
ス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有し、ガス
流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカム構造体
と、該ハニカム構造体に設けられた通電のための少なく
とも２つの電極とを含むハニカムヒーターであって、前記ハニカム構造体の所定位置に、前記貫通孔とは別
に、電流流路を狭くするための前記貫通孔より相当直径
の大なる孔部を形成して抵抗を調節することにより、通
電時にハニカムヒーターの特定の領域が、他の領域に比
して局所的に急速加熱されるようにしたことを特徴とす
るハニカムヒーター。
【請求項２】ハニカム構造体の隔壁上に触媒層が被覆
担持された請求項１記載のハニカムヒーター。
【請求項３】局所的に急速加熱される特定の領域の面
積がガス通過断面積の５〜５０％の範囲にある請求項１
又は２に記載のハニカムヒーター。
【請求項４】局所的に急速加熱される特定の領域が少
なくともガス流入側端面近傍の領域を含む請求項１ない
し３のいずれかに記載のハニカムヒーター。
【請求項５】ハニカム構造体の隔壁を部分的に間引き
することによって孔部を形成した請求項１ないし４のい
ずれかに記載のハニカムヒーター。
【請求項６】更に、ハニカム構造体に抵抗を調節する
ためのスリットを形成した請求項１ないし５のいずれか
に記載のハニカムヒーター。