JPH0467588A - 電極一体型ハニカムヒーター及びその製造方法 - Google Patents

電極一体型ハニカムヒーター及びその製造方法

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JPH0467588A
JPH0467588A JP2178529A JP17852990A JPH0467588A JP H0467588 A JPH0467588 A JP H0467588A JP 2178529 A JP2178529 A JP 2178529A JP 17852990 A JP17852990 A JP 17852990A JP H0467588 A JPH0467588 A JP H0467588A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ハニカム構造体からなる電極一体型ハニカム
ヒーター及びその製造方法に関する。
[従来の技術] 従来より、自動車等の内燃機関から排出される排気ガス
中の窒素酸化物などを浄化するための触媒、触媒担体等
として多孔質セラミックハニカム構造体か使用されてい
る。
また近年になり、苛酷な条件下でより大きな機械的強度
、耐熱性を示すものとして、金属粉末を成形・焼成して
ハニカム構造体を製造することが実施されつつある。
そこで、本発明者は、このようなセラミックあるいは金
属粉末を所望のハニカム形状に成形しこれを焼結してな
るハニカム構造体に、通電のための電極を設けたハニカ
ム型ヒーターを先に提案した。(特願平2−88956
号、及び特願平2−96866号) 上記の場合、ハニカム構造体の外周壁または内部に電極
を取り付けるに際しては、通常の溶接またはろう付は等
の手段か考えられる。
[発明か解決しようとする課題] しかしながら、溶接によりハニカム構造体の外周壁など
に電極を取り付ける場合、溶接は高熱かかかるため、薄
い外周壁が損傷するおそれが大きい。また、ろう付は方
法は工数がかかる上、高価である。さらに、焼結後のハ
ニカム構造体に電極を接着した場合、排気ガスにより接
着部分か高温にさらされるため、耐久性に劣るという問
題がある。
[課題を解決するための手段] 従って、本発明はこのような問題を解消した電極一体型
ハニカムヒーター及びその製造方法を提供することを目
的とするものである。
そしてその目的は、本発明によれば、所望のハニカム形
状に成形されたハニカム構造体の所定位置に、該ハニカ
ム構造体と同材質か或いはそれより低電気抵抗組成の材
質からなる電極か一体的に形成されていることを特徴と
する電極一体型ハニカムヒーター、か提供される。
また、本発明の電極一体型ハニカムヒーターは、粉末冶
金によりハニカムヒーターを製造するに当り、粉末原料
を所望のハニカム形状に成形してハニカム成形体を得る
とともに、該ハニカム成形体と同材質か、或いはそれよ
り低電気抵抗組成の材質からなる電極形状成形体を得、
該ハニカム成形体の所定位置に該電極形状成形体を当接
させ、次いで焼成することを特徴とする電極一体型ハニ
カムヒーターの製造方法、および、粉末冶金によりハニ
カムヒーターを製造するに当り、粉末原料を多数の貫通
孔を有するへ二カム形状で且つその所定位置に電極形状
を有するハニカム成形体を一体成形し、次いで焼成する
ことを特徴とする電極一体型ハニカムヒーターの製造方
法、により製造することかてきる。
[作用] 本発明ては、第一には、ハニカム成形体と同材質或いは
それより低電気抵抗組成の材質からなる電極形状成形体
をハニカム構造体に接着又は接触させ、これらの一体物
を焼成すること、第二には、ハニカム形状で且つその所
定位置に電極形状を有するハニカム成形体を押出成形な
どの方法て一体的に成形し、次いで焼成すること、を特
徴とする。
そして、上記方法により、ハニカム構造体の所定位置に
、それと同材質或いはそれより低電気抵抗組成の材質か
らなる電極を一体的に形成した電極一体型ハニカムヒー
ターを、ハニカム構造体の損傷なく効率的に製造するこ
とがてき、またハニカム構造体と電極との当接部の材質
的連続性により、高温耐久性に優れたものを得ることが
できる。
ハニカムヒーター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、金属質ても
セラミック質でもよいが、金属質か機械的強度か高いた
め好ましい。金属質の場合、例えばステンレス鋼やFe
−Cr−A旦、Fe−Cr、Fe−An、Fe−Ni、
W−Co、Ni−Cr等の組成を有する材料からなるも
のか挙げられる。上記のうち、Fe  Cr  A文、
Fe−Cr、Fe−Anが耐熱性、耐酸化性、耐食性に
優れ、かつ安価て好ましい。
ハニカム体は、多孔質てあっても非多孔質であってもよ
いが、触媒を相持することもてき、この場合には、多孔
質のハニカム体か触媒層との密着性が強く熱膨張差によ
る触媒の剥離か生ずることが殆どないことから好ましい
次に、ハニカム成形体のうち金属質ハニカム成形体は、
まず、所望の組成となるように、例えばFe粉末、AM
粒粉末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成形する。成形方法としては、押
出しのほか、プレス成形、鋳込成形などを用いることか
てきる。
このハニカム成形体を成形するに際して、多数の貫通孔
を有するハニカム形状であり、しかもその所定位置に電
極形状を有するような電極一体型のハニカム成形体を一
体成形することができる。
一方、上記のように成形したへ二カム成形体と同材質、
或いはそれより低電気抵抗組成の材質からなる電極形状
成形体を同様の成形方法により成形する。
次いで、成形された電極一体型のハニカム成形体、ある
いはハニカム成形体の所定位置に前記の電極形状成形体
を当接し、通常、非酸化雰囲気下1000〜1450℃
で焼成する。ここで、水素な焼結体(ハニカム構造体)
を得ることかでき、好ましい。
焼成温度が1000℃未満の場合、成形体か焼結せず、
焼成温度が1450’Cを超えると得られる焼結体か変
形するため、好ましくない。
なお、望ましくは、得られたハニカム構造体の隔壁及び
気孔の表面を耐熱性金属酸化物で被覆する。
次に、望ましくは、得られたハニカム構造体について、
電極間に各種の態様により抵抗調節機構を設ける。
ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、例えば
■スリットを種々の方向、位置、長さて設けること、■
貫通軸方向の隔壁長さを変化させること、■ハニカム構
造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるか、または貫通
孔のセル密度を変化させること、および■ハニカム構造
体の隔壁にスリットを設けること、等か好ましいものと
して挙げられる。
この電極一体型ハニカムヒーターは、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
することか好ましい。
尚、本発明においてハニカム成形体とは、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
ート形等の各種の任意な形状か使用できる。
[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。
(実施例1) Fe−20Cr−5AMとなるように、Fe粉Fe−C
r粉、F e −A l粉を混合し、押出成形後乾燥し
、第1図に示す如き外径105mmφ、厚さ20mm、
リブ厚8m1l 、貫通孔数300個/平方インチの正
方形貫通孔12を有するハニカム状乾燥品10を作製し
た。次に同一材料で厚さ2I、輻2o■■、長さ60m
■のプレート13を4枚押出し、上記ハニカム状乾燥品
loに第1図のごとく、2枚1組で接着した。
tIc着材としては同一材料をスラリー状としたものを
使用した。接着後、接着材とプレートを乾燥させ、電極
付ハニカムヒーター乾燥品を得た。その後、H2雰囲気
中で1300”Cて焼成し、適宜スリット11を入れ、
ハニカム部が外径90厘肩囲、厚さ17■園の電極一体
型ハニカムヒーター14を得た。
(実施例2) 実施例1と同一粉末を粉末プレスにより第2図に示す電
極20の形に成形した。接着材としてはFe−20Cr
−5A!L−5Cuの低電気抵抗組成の粉末を調合し、
バインダー、水を加えスラリー状としたものを使用し、
実施例1と同様のハニカム状乾燥品と前記電極を接着し
、乾燥した。
その後H2雰囲気中で1300℃で焼成し、適宜スリッ
トを入れ電極一体型ハニカムヒーター21を得た。
(実施例3) F e −20Cr −5A fL −5Cuの低電気
抵抗組成の粉末を粉末プレスにより第2図に示す電極2
0の形に成形した。接着材としては、電極2゜と同組成
の粉末を調合し、バインダー、水を加えスラリー状とし
たものを使用し、実施例1と同様のへ二カム状乾燥品と
前記電極を接着し、乾燥した。その後、実施例2と同一
の条件で電極一体型ハニカムヒーター21を得た。
(実施例4) 実施例1と同様のハニカム状乾燥品を作製し、また、ハ
ニカム作製用坏土をブロック状に切り出し乾燥後、第2
図の電極の形に切削加工した。その後、実施例2と同様
に接着、乾燥、焼成した後、適宜スリットを入れ電極一
体型ハニカムヒーターを得た。
(実施例5) 第1図の形状が一体て押出成形可能な口金により押出成
形し、乾燥、焼を後スリット加工し電極一体型ハニカム
ヒーターを得た。
(実施例6) 実施例1て得た電極一体型ハニカムヒーターのハニカム
部にCeO□を8wt%含有するγ−アルミナを被覆コ
ートし、次いでPdとptを各々20 g/ft”担持
した後、600℃で焼成し、触媒化した。その後、電極
とリード線をボルト締めし、電源と接続した。
得られた触媒付電極一体型ハニカムヒーターを、外径9
0■■、長さ801の主モノリス触媒である市販三元触
媒(リブ厚6■il、貫通孔数400個/平方インチ)
の前方(ガス上流側)に設置した。
このシステムでエンジン始動時の性能を確認するために
、導入排ガスの温度を100°Cから420°Cまで2
分間で定速昇温し、その後420℃で1分間キープしく
つオームアップテスト)、Co 、HC、No、の浄化
率を測定した。その結果を表1に示す。尚、触媒付電極
一体型ハニカムヒーターは12Vのバッテリーで1分間
通電し、排ガスが350℃になるよう通電した。
次に耐久試験として、排ガス温度を室温から750℃ま
て上昇させ750℃で10時間保持し750℃保持の間
は60秒運転、5秒燃料カットのサイクルを繰り返す試
験を実施した。触媒付電極一体型ハニカムヒーターは前
記と同様に排ガス温度か350℃になるよう1分間通電
した。
本耐久試験を10回繰り返した後、状況を観察したが、
電極部及びその周辺に剥離等の欠陥は認められなかった
表1 平均浄化率(2)(ウオームアツプ)一体ffi
ハニカムヒーター、20・・・電極、21・・・電極一
体型ハニカムヒーター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所望のハニカム形状に成形されたハニカム構造体
    の所定位置に、該ハニカム構造体と同材質か或いはそれ
    より低電気抵抗組成の材質からなる電極が一体的に形成
    されていることを特徴とする電極一体型ハニカムヒータ
    ー。
  2. (2)粉末冶金によりハニカムヒーターを製造するに当
    り、粉末原料を所望のハニカム形状に成形してハニカム
    成形体を得るとともに、該ハニカム成形体と同材質か、
    或いはそれより低電気抵抗組成の材質からなる電極形状
    成形体を得、該ハニカム成形体の所定位置に該電極形状
    成形体を当接させ、次いで焼成することを特徴とする電
    極一体型ハニカムヒーターの製造方法。
  3. (3)粉末冶金によりハニカムヒーターを製造するに当
    り、粉末原料を多数の貫通孔を有するハニカム形状で且
    つその所定位置に電極形状を有するハニカム成形体を一
    体成形し、次いで焼成することを特徴とする電極一体型
    ハニカムヒーターの製造方法。
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