JPH06254413A - 乱流穴を有するハニカム体 - Google Patents
乱流穴を有するハニカム体Info
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- JPH06254413A JPH06254413A JP5039865A JP3986593A JPH06254413A JP H06254413 A JPH06254413 A JP H06254413A JP 5039865 A JP5039865 A JP 5039865A JP 3986593 A JP3986593 A JP 3986593A JP H06254413 A JPH06254413 A JP H06254413A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 貫通孔を形成する隔壁は、隣接する貫通孔間
に流体が流れることができる乱流穴を多数有し、各々の
その乱流穴の開口部面積は、０．２５ｍｍ2以上である
ハニカム体。ハニカム体に、通電手段が設けられている
ハニカムヒーター。開口部面積が０．２５ｍｍ2以上で
ある穴を有し、この開口部面積が当該合金箔に占める面
積率が、５〜３５％であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔。 【効果】 乱流穴により、貫通孔を通過する排ガス等の
流体が乱流化し、流体がよく混合することができる。か
かるハニカム体の貫通孔表面等に排ガス触媒を被覆する
と、排ガスと触媒との接触効率が大幅に上昇し、排ガス
浄化率を向上することができる。
に流体が流れることができる乱流穴を多数有し、各々の
その乱流穴の開口部面積は、０．２５ｍｍ2以上である
ハニカム体。ハニカム体に、通電手段が設けられている
ハニカムヒーター。開口部面積が０．２５ｍｍ2以上で
ある穴を有し、この開口部面積が当該合金箔に占める面
積率が、５〜３５％であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔。 【効果】 乱流穴により、貫通孔を通過する排ガス等の
流体が乱流化し、流体がよく混合することができる。か
かるハニカム体の貫通孔表面等に排ガス触媒を被覆する
と、排ガスと触媒との接触効率が大幅に上昇し、排ガス
浄化率を向上することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、隔壁に乱流穴を有する
ハニカム体及び通電により発熱するハニカムヒーターに
関し、自動車の排気ガス浄化装置又はディーゼルエンジ
ン用粒子フィルターのみならず、工業用若しくは民生用
排気ガス浄化装置又はヒーター並びに一般の反応管とし
て、好適に使用できる。
ハニカム体及び通電により発熱するハニカムヒーターに
関し、自動車の排気ガス浄化装置又はディーゼルエンジ
ン用粒子フィルターのみならず、工業用若しくは民生用
排気ガス浄化装置又はヒーター並びに一般の反応管とし
て、好適に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハニカム体は、窒素酸化物、一酸
化炭素及び炭化水素等の有害物を浄化するための触媒担
体、微粒子除去のためのフィルター、又は排気ガス浄化
系のプレヒーター等に用いられている。
化炭素及び炭化水素等の有害物を浄化するための触媒担
体、微粒子除去のためのフィルター、又は排気ガス浄化
系のプレヒーター等に用いられている。
【０００３】ハニカム体を排ガス用触媒を担持する担体
として用いる一例として、合衆国特許第４５７６８００
号では、突起部を設けた金属基体を折り畳み、外筒に組
み込んだハニカム体が記載されている。しかし、このよ
うな構造では、ハニカム体に被覆された触媒層の幾何学
的比表面積、即ち、単位体積当たりの基体の表面積が小
さく、排ガスの浄化率は、限られていた。
として用いる一例として、合衆国特許第４５７６８００
号では、突起部を設けた金属基体を折り畳み、外筒に組
み込んだハニカム体が記載されている。しかし、このよ
うな構造では、ハニカム体に被覆された触媒層の幾何学
的比表面積、即ち、単位体積当たりの基体の表面積が小
さく、排ガスの浄化率は、限られていた。
【０００４】また、特開平４−１４８０１６号に記載さ
れるフォイル型ハニカム体は、平箔と波箔との接合に特
徴があり、これにより、熱衝撃にあっても、ハニカム体
が変形したり、クラックが生じたりし難くすることを目
的としたものである。
れるフォイル型ハニカム体は、平箔と波箔との接合に特
徴があり、これにより、熱衝撃にあっても、ハニカム体
が変形したり、クラックが生じたりし難くすることを目
的としたものである。
【０００５】更に、特公昭５８−２３１３８号では、触
媒層の幾何学的比表面積を増加させて触媒活性を向上さ
せるため、金属基体をエキステンデッド形状、又はフォ
イル型ハニカム体とすることが提案されている。このよ
うに、触媒層の幾何学的比表面積を増加することが、浄
化率の向上に役立つときは、貫通孔内での触媒反応が、
反応律速となっているときである。
媒層の幾何学的比表面積を増加させて触媒活性を向上さ
せるため、金属基体をエキステンデッド形状、又はフォ
イル型ハニカム体とすることが提案されている。このよ
うに、触媒層の幾何学的比表面積を増加することが、浄
化率の向上に役立つときは、貫通孔内での触媒反応が、
反応律速となっているときである。
【０００６】更にまた、特表平３−５００９１１号に
は、ハニカム体に、触媒を担持するだけでなく、通電加
熱する機能を備えさせたヒーターとすることも提案され
ている。そのような通電加熱により、触媒が活性化する
温度に速く到達させ、排ガスの浄化率を向上させようと
するものである。
は、ハニカム体に、触媒を担持するだけでなく、通電加
熱する機能を備えさせたヒーターとすることも提案され
ている。そのような通電加熱により、触媒が活性化する
温度に速く到達させ、排ガスの浄化率を向上させようと
するものである。
【０００７】このようにハニカム体をヒーターとして用
いるとき、ハニカム体の電気抵抗を調整し、ハニカム体
を均一に加熱できることが好ましい。そこで、特開平４
−２０３４１６号には、フォイル型ハニカムヒーターに
おいて、波型形状のヒーターと平型形状のヒーターの電
気抵抗を等しくするため、平型形状のヒーターにメッシ
ュ形状を用いることが記載されている。
いるとき、ハニカム体の電気抵抗を調整し、ハニカム体
を均一に加熱できることが好ましい。そこで、特開平４
−２０３４１６号には、フォイル型ハニカムヒーターに
おいて、波型形状のヒーターと平型形状のヒーターの電
気抵抗を等しくするため、平型形状のヒーターにメッシ
ュ形状を用いることが記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の先行技術では、自動車の排ガス浄化では、排ガスが充
分に触媒と接触できるか否かということも、浄化率の向
上に関わってくることが、見過ごされてきた。触媒層の
幾何学的比表面積を増加しても、また、ヒーターとし
て、触媒が活性化する温度に速く到達させても、ハニカ
ム体の貫通孔内で、排ガスが触媒と充分に接触すること
なく、ハニカム体を通過してしまえば、これらの点にお
ける浄化率の向上には、限りがあると考えられる。代表
的な自動車排ガス浄化用ハニカムの貫通孔を通過してい
る排ガスに付いて、流体の流れの状態を表すレイノルズ
数を計算すると、レイノルズ数は、３０〜３４０程度に
なる。これは、中程度の流れに該当し、排ガス自体の粘
性を無視することができない流れであり、貫通孔方向と
垂直方向における流体の移動は、速い流れと比べて限ら
れていることを示している。一方、レイノルズ数が１０
００を越えると、速い流れとなり、排ガス自身の粘性を
無視することができ、流れは乱流となり貫通孔方向と垂
直方向における流体移動が充分にあると考えられる。
の先行技術では、自動車の排ガス浄化では、排ガスが充
分に触媒と接触できるか否かということも、浄化率の向
上に関わってくることが、見過ごされてきた。触媒層の
幾何学的比表面積を増加しても、また、ヒーターとし
て、触媒が活性化する温度に速く到達させても、ハニカ
ム体の貫通孔内で、排ガスが触媒と充分に接触すること
なく、ハニカム体を通過してしまえば、これらの点にお
ける浄化率の向上には、限りがあると考えられる。代表
的な自動車排ガス浄化用ハニカムの貫通孔を通過してい
る排ガスに付いて、流体の流れの状態を表すレイノルズ
数を計算すると、レイノルズ数は、３０〜３４０程度に
なる。これは、中程度の流れに該当し、排ガス自体の粘
性を無視することができない流れであり、貫通孔方向と
垂直方向における流体の移動は、速い流れと比べて限ら
れていることを示している。一方、レイノルズ数が１０
００を越えると、速い流れとなり、排ガス自身の粘性を
無視することができ、流れは乱流となり貫通孔方向と垂
直方向における流体移動が充分にあると考えられる。
【０００９】なお、フォイル型ハニカム体を用いる触媒
コンバーターが特開平３−１１８８３８号に記載されて
いるが、そのハニカム体の貫通孔を直線ではないジグザ
グ形状等の非線形にし、それにより、ガス流を混合する
ことが記載されている。しかし、貫通孔形状を非線形に
する方法では、ガス流の混合に限界があると考えられ
る。
コンバーターが特開平３−１１８８３８号に記載されて
いるが、そのハニカム体の貫通孔を直線ではないジグザ
グ形状等の非線形にし、それにより、ガス流を混合する
ことが記載されている。しかし、貫通孔形状を非線形に
する方法では、ガス流の混合に限界があると考えられ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、ハニ
カム体の貫通孔に乱流穴を設けることにより、排ガスが
よく混合するようにした。
カム体の貫通孔に乱流穴を設けることにより、排ガスが
よく混合するようにした。
【００１１】即ち、本発明によれば、隔壁によって形成
される多数の貫通孔を有するハニカム体において、隔壁
は、隣接する貫通孔間に流体が流れることができる乱流
穴を多数有し、各々の乱流穴の開口部面積は、０．２５
ｍｍ2以上であることを特徴とするハニカム体が提供さ
れる。また、本発明において、上記乱流穴の開口部面積
が上記隔壁に占める面積率が、５〜３５％であることが
好ましい。更に、上記隔壁の表面に貴金属を含む触媒層
を担持していることが好ましい。
される多数の貫通孔を有するハニカム体において、隔壁
は、隣接する貫通孔間に流体が流れることができる乱流
穴を多数有し、各々の乱流穴の開口部面積は、０．２５
ｍｍ2以上であることを特徴とするハニカム体が提供さ
れる。また、本発明において、上記乱流穴の開口部面積
が上記隔壁に占める面積率が、５〜３５％であることが
好ましい。更に、上記隔壁の表面に貴金属を含む触媒層
を担持していることが好ましい。
【００１２】更にまた、上記ハニカム体が、平箔と波箔
を重ねて巻き込んだものであることが好ましい。また、
上記ハニカム体が、粉末原料をハニカム形状に押出成形
し、焼結させたものであることが好ましい。
を重ねて巻き込んだものであることが好ましい。また、
上記ハニカム体が、粉末原料をハニカム形状に押出成形
し、焼結させたものであることが好ましい。
【００１３】また、本発明によれば、上記のいずれかの
ハニカム体が導電性を有し、少なくとも二つの通電手段
がこのハニカム体に設けられていることを特徴とするハ
ニカムヒーターが提供される。更に本発明によれば、厚
さが２００μｍ以下のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔におい
て、合金泊が、開口部面積が０．２５ｍｍ2以上である
穴を有し、この開口部面積が合金箔に占める面積率が、
５〜３５％であることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金箔が提供される。
ハニカム体が導電性を有し、少なくとも二つの通電手段
がこのハニカム体に設けられていることを特徴とするハ
ニカムヒーターが提供される。更に本発明によれば、厚
さが２００μｍ以下のＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔におい
て、合金泊が、開口部面積が０．２５ｍｍ2以上である
穴を有し、この開口部面積が合金箔に占める面積率が、
５〜３５％であることを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金箔が提供される。
【００１４】
【作用】本発明は、貫通孔の少なくとも一つは、隔壁に
開いている乱流穴を介して隣接する貫通孔とつながって
いることを特徴とするハニカム体である。すると、貫通
孔を流体が通過するとき、貫通孔の隔壁に乱流穴が開い
ているため、隣接する貫通孔にも流体が流れて乱流化
し、貫通孔の方向と垂直の方向における流体の移動が上
昇する。従って、かかるハニカム体の貫通孔表面等に排
ガス触媒を被覆すると、流体たる排ガスと触媒との接触
効率が大幅に上昇し、排ガス浄化率を向上することがで
きる。
開いている乱流穴を介して隣接する貫通孔とつながって
いることを特徴とするハニカム体である。すると、貫通
孔を流体が通過するとき、貫通孔の隔壁に乱流穴が開い
ているため、隣接する貫通孔にも流体が流れて乱流化
し、貫通孔の方向と垂直の方向における流体の移動が上
昇する。従って、かかるハニカム体の貫通孔表面等に排
ガス触媒を被覆すると、流体たる排ガスと触媒との接触
効率が大幅に上昇し、排ガス浄化率を向上することがで
きる。
【００１５】また、この乱流穴により、貫通孔の方向と
垂直の方向における熱移動も上昇し、かかるハニカム体
をハニカムヒーターに利用すると、排気ガスの加熱効率
が高まる。更に、ハニカム体を、フィルターとして用い
たときの微粒子の貫通孔表面への吸着効率も向上する。
垂直の方向における熱移動も上昇し、かかるハニカム体
をハニカムヒーターに利用すると、排気ガスの加熱効率
が高まる。更に、ハニカム体を、フィルターとして用い
たときの微粒子の貫通孔表面への吸着効率も向上する。
【００１６】乱流穴を設けるハニカム体は、平箔と波箔
を重ねて巻き込んだいわゆるフォイル型ハニハム体であ
っても、粉末原料をハニカム形状に押出成形し、焼結さ
せたいわゆる押し出し型ハニカム体であってもよい。
を重ねて巻き込んだいわゆるフォイル型ハニハム体であ
っても、粉末原料をハニカム形状に押出成形し、焼結さ
せたいわゆる押し出し型ハニカム体であってもよい。
【００１７】かかる乱流穴は、図１及び図３のように、
貫通孔の軸方向と水平方向に隣接する貫通孔を接続する
場合がある。図１は、フォイル型ハニカム体を用いたハ
ニカムヒーターである。図１（ａ）は、その断面図であ
る。図１（ｂ）のその部分拡大図で、貫通孔１１１を形
成する隔壁１１２に乱流穴１１３が開いていて、隣接す
る貫通孔１１１とつながっている。するとこの乱流穴１
１１を介して、隣接する貫通孔１１１間に流体の交換１
１６が起きたり、うず１１７が生じたりする。図３は、
押し出し型ハニカム体の断面図である。貫通孔３１を形
成する隔壁３２に乱流穴３３が開いていて、隣接する貫
通孔とつながっている。するとこの乱流穴３３を介し
て、隣接する貫通孔間に流体の交換３６が起きたり、う
ず３７が生じたりする。
貫通孔の軸方向と水平方向に隣接する貫通孔を接続する
場合がある。図１は、フォイル型ハニカム体を用いたハ
ニカムヒーターである。図１（ａ）は、その断面図であ
る。図１（ｂ）のその部分拡大図で、貫通孔１１１を形
成する隔壁１１２に乱流穴１１３が開いていて、隣接す
る貫通孔１１１とつながっている。するとこの乱流穴１
１１を介して、隣接する貫通孔１１１間に流体の交換１
１６が起きたり、うず１１７が生じたりする。図３は、
押し出し型ハニカム体の断面図である。貫通孔３１を形
成する隔壁３２に乱流穴３３が開いていて、隣接する貫
通孔とつながっている。するとこの乱流穴３３を介し
て、隣接する貫通孔間に流体の交換３６が起きたり、う
ず３７が生じたりする。
【００１８】また、乱流穴４５が、図４のように、貫通
孔４４の軸方向に隣接する貫通孔を接続する場合があ
る。これは別個の成形体を接合した押し出し型ハニカム
体の場合、その接合部に、乱流穴４５を設けたものであ
る。即ち、接合前に、接合面の端面で、隔壁を機械加工
し、２つ以上の貫通孔４４がそれより断面の大きな１つ
の貫通孔となっている。この場合でも、Ａ部にある貫通
孔４４と、それに貫通孔の軸方向に隣接するＢ部にある
貫通孔４４間で、乱流穴４５により、引用番号４８のよ
うにＡ部からＢ部に流体が流れ、また、乱流穴４５の近
傍で、うず４９が生じたりすると考えられるからであ
る。
孔４４の軸方向に隣接する貫通孔を接続する場合があ
る。これは別個の成形体を接合した押し出し型ハニカム
体の場合、その接合部に、乱流穴４５を設けたものであ
る。即ち、接合前に、接合面の端面で、隔壁を機械加工
し、２つ以上の貫通孔４４がそれより断面の大きな１つ
の貫通孔となっている。この場合でも、Ａ部にある貫通
孔４４と、それに貫通孔の軸方向に隣接するＢ部にある
貫通孔４４間で、乱流穴４５により、引用番号４８のよ
うにＡ部からＢ部に流体が流れ、また、乱流穴４５の近
傍で、うず４９が生じたりすると考えられるからであ
る。
【００１９】乱流穴の開口部の形状は、円が好ましく、
次いで、楕円、平行部とその両側に円弧部を有するレー
ストラック形状が好ましい。乱流穴の開口部が、鋭角を
有する形状であると、ハニカム体の機械強度が低下する
場合があるからである。特に、ハニカム体の材質が脆性
破壊を起こし兼ねないセラミック質であるとき、乱流穴
が鋭角を有しない形状であることが重要になる。
次いで、楕円、平行部とその両側に円弧部を有するレー
ストラック形状が好ましい。乱流穴の開口部が、鋭角を
有する形状であると、ハニカム体の機械強度が低下する
場合があるからである。特に、ハニカム体の材質が脆性
破壊を起こし兼ねないセラミック質であるとき、乱流穴
が鋭角を有しない形状であることが重要になる。
【００２０】本発明では、各々の乱流穴の開口部面積
は、０．２５ｍｍ2以上である。乱流穴が小さ過ぎる
と、乱流穴を設けても、貫通孔を通過する流体が十分に
乱流とならず、貫通孔方向と垂直方向における物質移動
が限られるからである。このようなハニカム体を触媒コ
ンバーターに用いても、浄化率の向上が限られ好ましく
ない。
は、０．２５ｍｍ2以上である。乱流穴が小さ過ぎる
と、乱流穴を設けても、貫通孔を通過する流体が十分に
乱流とならず、貫通孔方向と垂直方向における物質移動
が限られるからである。このようなハニカム体を触媒コ
ンバーターに用いても、浄化率の向上が限られ好ましく
ない。
【００２１】また、乱流穴の開口部面積は、０．２８〜
３．１４ｍｍ2であることが好ましい。この範囲は、乱
流穴が円形であるとき、直径が０．６〜２．０ｍｍに相
当する。乱流穴が大き過ぎると、ハニカム体に担持でき
る触媒量が限られ、好ましくないからである。また、ハ
ニカム体の機械強度も低下し、好ましくないからであ
る。本発明のハニカム体を自動車排気ガス浄化用コンバ
ータに用いるとき、乱流穴の開口部面積は、０．４５〜
１．７１ｍｍ2であることが、更に好ましい。これは、
乱流穴が円形であるとき、直径が０．７６〜１．５ｍｍ
に相当する。
３．１４ｍｍ2であることが好ましい。この範囲は、乱
流穴が円形であるとき、直径が０．６〜２．０ｍｍに相
当する。乱流穴が大き過ぎると、ハニカム体に担持でき
る触媒量が限られ、好ましくないからである。また、ハ
ニカム体の機械強度も低下し、好ましくないからであ
る。本発明のハニカム体を自動車排気ガス浄化用コンバ
ータに用いるとき、乱流穴の開口部面積は、０．４５〜
１．７１ｍｍ2であることが、更に好ましい。これは、
乱流穴が円形であるとき、直径が０．７６〜１．５ｍｍ
に相当する。
【００２２】フォイル型ハニカム体では、隔壁の厚さ、
即ち、出発材料となるフォイルの厚さは、２００μｍ以
下であることが好ましい。これは、本発明の乱流穴が円
形のときの直径より、半分以下の大きさである。このよ
うな条件では、乱流穴を形成することによって生じる乱
流穴側面の表面積は、乱流穴の開口部の面積より小さく
なり、従って、乱流穴を形成しても、フォイルの表面積
は、増加せず、逆に減少する。このフォイルの表面積が
減少することにより、特表平３−５００９１１号のよう
に、表面積を増加させるために、穿孔されたフォイルと
異なる。
即ち、出発材料となるフォイルの厚さは、２００μｍ以
下であることが好ましい。これは、本発明の乱流穴が円
形のときの直径より、半分以下の大きさである。このよ
うな条件では、乱流穴を形成することによって生じる乱
流穴側面の表面積は、乱流穴の開口部の面積より小さく
なり、従って、乱流穴を形成しても、フォイルの表面積
は、増加せず、逆に減少する。このフォイルの表面積が
減少することにより、特表平３−５００９１１号のよう
に、表面積を増加させるために、穿孔されたフォイルと
異なる。
【００２３】また、本発明のハニカム体において、乱流
穴の開口部面積が隔壁に占める面積率が、５〜３５％で
あることが好ましい。例えば、ハニカム体が、平箔と波
箔と交互に重ねて巻き込んだものであるとき、平箔又は
波箔の面積に対しての、パンチング等で穿孔された乱流
穴の開口部の総面積が、問題となっている。この面積率
が３５％より大きいと、ハニカム体の幾何学的表面積が
小さくなり、ハニカム体に担持できる触媒量が限られ、
浄化率の向上も限られ、好ましくないからである。ま
た、ハニカム体の機械強度及び耐熱衝撃性も低下し、好
ましくないからである。一方、この面積率が５％より小
さいと、貫通孔を通過する流体が十分に乱流とならず、
貫通孔方向と垂直方向における物質移動を促進する効果
が小さくなるからである。
穴の開口部面積が隔壁に占める面積率が、５〜３５％で
あることが好ましい。例えば、ハニカム体が、平箔と波
箔と交互に重ねて巻き込んだものであるとき、平箔又は
波箔の面積に対しての、パンチング等で穿孔された乱流
穴の開口部の総面積が、問題となっている。この面積率
が３５％より大きいと、ハニカム体の幾何学的表面積が
小さくなり、ハニカム体に担持できる触媒量が限られ、
浄化率の向上も限られ、好ましくないからである。ま
た、ハニカム体の機械強度及び耐熱衝撃性も低下し、好
ましくないからである。一方、この面積率が５％より小
さいと、貫通孔を通過する流体が十分に乱流とならず、
貫通孔方向と垂直方向における物質移動を促進する効果
が小さくなるからである。
【００２４】また、乱流穴の開口部面積が隔壁に占める
面積率が、１０〜２５％であることが、更に好ましく、
１０〜１７％であることが、更になお好ましい。これら
の面積率は、フォイル型ハニカムも押し出し型ハニカム
でも好ましいが、特に、押し出し型ハニカムでは、好ま
しい。
面積率が、１０〜２５％であることが、更に好ましく、
１０〜１７％であることが、更になお好ましい。これら
の面積率は、フォイル型ハニカムも押し出し型ハニカム
でも好ましいが、特に、押し出し型ハニカムでは、好ま
しい。
【００２５】ハニカム体の乱流穴を設けるときの配列と
しては、規則的に、乱流穴の位置が繰り返していること
が好ましい。熱応力が、ハニカム体の一部にのみかかり
易くなったり、また、ハニカム体の一部だけが機械強度
が弱くなることを低減できるからである。
しては、規則的に、乱流穴の位置が繰り返していること
が好ましい。熱応力が、ハニカム体の一部にのみかかり
易くなったり、また、ハニカム体の一部だけが機械強度
が弱くなることを低減できるからである。
【００２６】フォイル型ハニカム体のとき、それを形成
する平板に、規則的に乱流穴を配列する態様は、種々あ
るが、例えば、直線、らせん、円、楕円等の軌跡に沿っ
て、周期的に、乱流穴を設けることができる。また、こ
れらの１次元的な軌跡を互いに組み合わせて、平板に２
次元的に乱流穴を配置することができる。フォイル型ハ
ニカム体を形成する平板に、乱流穴を直線的に一列に、
周期的に設け、そのような列を互いに平行に配列すると
き、乱流穴の配置は、例えば、図２にあるようなチドリ
型と並列型とが考えられる。並列型では、一列目と次の
列とで、乱流穴の位置が、列方向にずれることがない。
即ち、互いに最も近い４つの乱流穴の位置は、長方形の
頂点に位置する。一方、チドリ型では、乱流穴の位置
が、列方向と直交する方向にずれている。即ち、互いに
最も近い４つの乱流穴の位置は、菱形の頂点に位置す
る。ハニカム体の機械強度、熱応力を考慮すると、並列
型より、チドリ型の方が好ましい。なお、上記したよう
に、乱流穴は必ずしも直線状に配置されている必要はな
い。
する平板に、規則的に乱流穴を配列する態様は、種々あ
るが、例えば、直線、らせん、円、楕円等の軌跡に沿っ
て、周期的に、乱流穴を設けることができる。また、こ
れらの１次元的な軌跡を互いに組み合わせて、平板に２
次元的に乱流穴を配置することができる。フォイル型ハ
ニカム体を形成する平板に、乱流穴を直線的に一列に、
周期的に設け、そのような列を互いに平行に配列すると
き、乱流穴の配置は、例えば、図２にあるようなチドリ
型と並列型とが考えられる。並列型では、一列目と次の
列とで、乱流穴の位置が、列方向にずれることがない。
即ち、互いに最も近い４つの乱流穴の位置は、長方形の
頂点に位置する。一方、チドリ型では、乱流穴の位置
が、列方向と直交する方向にずれている。即ち、互いに
最も近い４つの乱流穴の位置は、菱形の頂点に位置す
る。ハニカム体の機械強度、熱応力を考慮すると、並列
型より、チドリ型の方が好ましい。なお、上記したよう
に、乱流穴は必ずしも直線状に配置されている必要はな
い。
【００２７】一方、押し出し型ハニカム体のとき、乱流
穴の配置として、一つの貫通孔の一隔壁に乱流穴がある
とき、その貫通孔を形成する他の隔壁には、その乱流穴
とは貫通孔の軸方向の位置が異なるように、他の貫通孔
があることが好ましい。例えば、一つの貫通孔の一隔壁
では、ハニカム体の端面から距離Ａの位置に、乱流穴が
あるとき、その貫通孔を形成する他の隔壁では、ハニカ
ム体の端面から距離Ａの位置に、乱流穴がないことが好
ましい。
穴の配置として、一つの貫通孔の一隔壁に乱流穴がある
とき、その貫通孔を形成する他の隔壁には、その乱流穴
とは貫通孔の軸方向の位置が異なるように、他の貫通孔
があることが好ましい。例えば、一つの貫通孔の一隔壁
では、ハニカム体の端面から距離Ａの位置に、乱流穴が
あるとき、その貫通孔を形成する他の隔壁では、ハニカ
ム体の端面から距離Ａの位置に、乱流穴がないことが好
ましい。
【００２８】その例を、図３で示す。図３は、押し出し
型ハニカム体の貫通孔軸方向の断面図であり、その貫通
孔断面は正方形である。図３では、乱流穴３３ａと乱流
穴３３ｂとは、貫通孔の軸方向の位置が異なっていて、
乱流穴３３ｂは、図４で乱流穴３３ａの真上となる位置
にない。なお、このような配置に乱流穴を形成するに
は、乱流穴を、貫通孔の軸方向と平行とならない方向
に、穴を開ける。例えば、図３で、乱流穴３３ｂ、３３
ｃ、３３ｄを形成するとき、その方向は、貫通孔の軸方
向とは平行ではない。
型ハニカム体の貫通孔軸方向の断面図であり、その貫通
孔断面は正方形である。図３では、乱流穴３３ａと乱流
穴３３ｂとは、貫通孔の軸方向の位置が異なっていて、
乱流穴３３ｂは、図４で乱流穴３３ａの真上となる位置
にない。なお、このような配置に乱流穴を形成するに
は、乱流穴を、貫通孔の軸方向と平行とならない方向
に、穴を開ける。例えば、図３で、乱流穴３３ｂ、３３
ｃ、３３ｄを形成するとき、その方向は、貫通孔の軸方
向とは平行ではない。
【００２９】また、図４に示すような別個の成形体を接
合した押し出し型ハニカム体であって、その接合部に、
乱流穴４５を設けた場合、図４（ｂ）又は図４（ｃ）に
示すように、断面が正方形の貫通孔における垂直方向又
は水平方向の隔壁に、水平方向にも垂直方向にも一つお
きに、乱流穴４５を設けた。これにより、一つの貫通孔
４４で、ハニカム体の端面から距離Ａの位置に、乱流穴
４５が設けられているとき、その貫通孔４４を形成する
他の隔壁では、ハニカム体の端面から距離Ａの位置に、
乱流穴４５がない。
合した押し出し型ハニカム体であって、その接合部に、
乱流穴４５を設けた場合、図４（ｂ）又は図４（ｃ）に
示すように、断面が正方形の貫通孔における垂直方向又
は水平方向の隔壁に、水平方向にも垂直方向にも一つお
きに、乱流穴４５を設けた。これにより、一つの貫通孔
４４で、ハニカム体の端面から距離Ａの位置に、乱流穴
４５が設けられているとき、その貫通孔４４を形成する
他の隔壁では、ハニカム体の端面から距離Ａの位置に、
乱流穴４５がない。
【００３０】本発明におけるハニカム体のハニカム形状
は、特に限定はされないが、具体的には、例えば６〜１
５００セル／In2 （０．９〜２３３セル／cm2 ）の範囲
のセル密度を有するものが好ましい。２０〜１０００セ
ル／In2 （０．９〜２３３セル／cm2 ）の範囲のセル密
度を有するものが更に好ましい。又、隔壁の厚さは５０
〜２０００μm の範囲が好ましく、５０〜５００μｍの
ものが更に好ましい。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
状が使用できる。これらの値は、押し出し型ハニカム体
についても、フォイル型ハニカム体にも適用できる。
は、特に限定はされないが、具体的には、例えば６〜１
５００セル／In2 （０．９〜２３３セル／cm2 ）の範囲
のセル密度を有するものが好ましい。２０〜１０００セ
ル／In2 （０．９〜２３３セル／cm2 ）の範囲のセル密
度を有するものが更に好ましい。又、隔壁の厚さは５０
〜２０００μm の範囲が好ましく、５０〜５００μｍの
ものが更に好ましい。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
状が使用できる。これらの値は、押し出し型ハニカム体
についても、フォイル型ハニカム体にも適用できる。
【００３１】本発明で用いるハニカム体を構成する材料
としては、導伝性であり、通電により発熱する材料から
なるものが好ましく、金属でもセラミックスでもよい。
機械的強度を考慮すると、金属は好ましい。材質が金属
の場合、例えば、ステンレス鋼の組成の他、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｗ−Ｃ
ｏ、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−Ｃ
ｒ、Ｆｅ−Ａｌは、耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、
かつ安価なので、好ましい。なお、これらの組成は、代
表的成分のみを表示したものであり、これらの組成に、
Ｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ｙ、Ｍｏ等の微量成分及びその他の不可
避不純物が混合していることを妨げない。フォイル型ハ
ニカム体では、これらの組成を有する平箔を用いる。ま
た、押し出し型ハニカム体では、これらの組成となるよ
うに原料粉末を混合する。
としては、導伝性であり、通電により発熱する材料から
なるものが好ましく、金属でもセラミックスでもよい。
機械的強度を考慮すると、金属は好ましい。材質が金属
の場合、例えば、ステンレス鋼の組成の他、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｗ−Ｃ
ｏ、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−Ｃ
ｒ、Ｆｅ−Ａｌは、耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、
かつ安価なので、好ましい。なお、これらの組成は、代
表的成分のみを表示したものであり、これらの組成に、
Ｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ｙ、Ｍｏ等の微量成分及びその他の不可
避不純物が混合していることを妨げない。フォイル型ハ
ニカム体では、これらの組成を有する平箔を用いる。ま
た、押し出し型ハニカム体では、これらの組成となるよ
うに原料粉末を混合する。
【００３２】本発明に用いるハニカム体は、フォイル型
の場合も押し出し型の場合も、多孔質であっても非多孔
質であってもよい。ただし、触媒を担持する場合には、
多孔質のハニカム体は、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。
の場合も押し出し型の場合も、多孔質であっても非多孔
質であってもよい。ただし、触媒を担持する場合には、
多孔質のハニカム体は、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。
【００３３】本発明で用いるハニカム体には、電流を流
すため、少なくとも一つの電極等の通電手段が設けられ
ていることは好ましい。このように、電極が設けられて
いるハニカム体をハニカムヒーターといい、貫通孔を通
過する流体を加熱することができる。なお、本発明に係
るニカム体を、特願平３−６５４２０に記載されている
ように、複数個のハニカム構造要素を導伝性プレートに
て連結して一体化して用いてよい。
すため、少なくとも一つの電極等の通電手段が設けられ
ていることは好ましい。このように、電極が設けられて
いるハニカム体をハニカムヒーターといい、貫通孔を通
過する流体を加熱することができる。なお、本発明に係
るニカム体を、特願平３−６５４２０に記載されている
ように、複数個のハニカム構造要素を導伝性プレートに
て連結して一体化して用いてよい。
【００３４】また、ハニカム体には、抵抗調節機構を設
けることが好ましく、この抵抗調節機構により、ハニカ
ム体の抵抗を調節することができる。ハニカム体の抵抗
値が０．００１〜０．５オームの範囲であることは好ま
しく、０．０１〜０．１オームであることは更に好まし
い。
けることが好ましく、この抵抗調節機構により、ハニカ
ム体の抵抗を調節することができる。ハニカム体の抵抗
値が０．００１〜０．５オームの範囲であることは好ま
しく、０．０１〜０．１オームであることは更に好まし
い。
【００３５】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、長さで設けること、貫通孔軸
方向の隔壁の長さを変化させること、ハニカム体の隔
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、およびハニカム体のリブ部に
スリットを設けること、等が好ましいものとして挙げら
れる。例えば、特開平３−２９５１８４号公報に記載さ
れている抵抗調節機構を用いることができる。
トを種々の方向、位置、長さで設けること、貫通孔軸
方向の隔壁の長さを変化させること、ハニカム体の隔
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、およびハニカム体のリブ部に
スリットを設けること、等が好ましいものとして挙げら
れる。例えば、特開平３−２９５１８４号公報に記載さ
れている抵抗調節機構を用いることができる。
【００３６】ハニカム体を、ハニカム体の隔壁及び気孔
の表面をＡｌ2Ｏ3 、Ｃｒ2Ｏ3等の耐熱性金属酸化物で
被覆することは、耐熱性、耐酸化性、耐食性が向上する
ので、好ましい。なお、触媒を胆持させるときは、この
被覆層の上に胆持することが好ましい。これらの耐熱性
金属酸化物は、次に記載する触媒担持物質でもある場合
がある。
の表面をＡｌ2Ｏ3 、Ｃｒ2Ｏ3等の耐熱性金属酸化物で
被覆することは、耐熱性、耐酸化性、耐食性が向上する
ので、好ましい。なお、触媒を胆持させるときは、この
被覆層の上に胆持することが好ましい。これらの耐熱性
金属酸化物は、次に記載する触媒担持物質でもある場合
がある。
【００３７】また、ハニカム体の隔壁表面に、排気ガス
中の有害物質を吸着する又はそれと反応する触媒を胆持
することは、好ましい。この場合、触媒は、大きな表面
積を有する担体、即ち、触媒担持物質に触媒活性物質を
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、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を１０〜１００g/ft3担持した
ものが好ましい。
中の有害物質を吸着する又はそれと反応する触媒を胆持
することは、好ましい。この場合、触媒は、大きな表面
積を有する担体、即ち、触媒担持物質に触媒活性物質を
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、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を１０〜１００g/ft3担持した
ものが好ましい。
【００３８】フォイル型ハニカム体は、出発素材の平箔
を、パンチング等の適当な方法で穿孔し、後は、通常の
フォイル型ハニカム体の製法により、製造できる。この
とき、厚さが２００μｍ以下の組成がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
等の合金箔であって、この合金泊が、開口部面積が０．
２５ｍｍ2以上である穴を有し、この開口部面積が当該
合金箔に占める面積率が、５〜３５％である合金箔よ
り、本発明のフォイル型ハニカム体の一態様を作成する
ことができる。
を、パンチング等の適当な方法で穿孔し、後は、通常の
フォイル型ハニカム体の製法により、製造できる。この
とき、厚さが２００μｍ以下の組成がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ
等の合金箔であって、この合金泊が、開口部面積が０．
２５ｍｍ2以上である穴を有し、この開口部面積が当該
合金箔に占める面積率が、５〜３５％である合金箔よ
り、本発明のフォイル型ハニカム体の一態様を作成する
ことができる。
【００３９】本発明に係るハニカム体であって、押し出
し型ハニカム体の製造方法の例を説明する。所望の組成
となるように、金属粉末を調合し、混合する。例えばＦ
ｅ粉末、Ａｌ粉末、Ｃｒ粉末又はこれらの合金粉末など
を用いる。オレイン酸等の酸化防止剤を水を添加する前
に添加することは好ましい。この金属粉末混合物に、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
ダー及び水を添加し、混合する。この混合物を所望のハ
ニカム形状に押し出し成形する。
し型ハニカム体の製造方法の例を説明する。所望の組成
となるように、金属粉末を調合し、混合する。例えばＦ
ｅ粉末、Ａｌ粉末、Ｃｒ粉末又はこれらの合金粉末など
を用いる。オレイン酸等の酸化防止剤を水を添加する前
に添加することは好ましい。この金属粉末混合物に、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
ダー及び水を添加し、混合する。この混合物を所望のハ
ニカム形状に押し出し成形する。
【００４０】このハニカム成形体を非酸化雰囲気中１０
００〜１４００℃で焼結する。水素が含有する非酸化雰
囲気中で焼結を行うと、有機バインダーが鉄等を触媒と
して還元されて除去するので、好ましい。焼成温度が１
０００℃未満の場合、成形体が焼結せず、焼成温度が１
４００℃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。
００〜１４００℃で焼結する。水素が含有する非酸化雰
囲気中で焼結を行うと、有機バインダーが鉄等を触媒と
して還元されて除去するので、好ましい。焼成温度が１
０００℃未満の場合、成形体が焼結せず、焼成温度が１
４００℃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。
【００４１】以下の工程は、押し出し型ハニカム体のみ
ならず、フォイル型ハニカム体も共通する。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。 ハニカム体を酸化雰囲気中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。
ならず、フォイル型ハニカム体も共通する。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。 ハニカム体を酸化雰囲気中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。
【００４２】また、ハニカム構造体の表面に触媒を担持
するとき、例えば、Ａｌ2Ｏ3等の触媒担体を担持させた
後、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒活性物質を含浸法等の公
知方法により、担持することができる。
するとき、例えば、Ａｌ2Ｏ3等の触媒担体を担持させた
後、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒活性物質を含浸法等の公
知方法により、担持することができる。
【００４３】次いで、ハニカム体について、抵抗調節機
構として、スリットを種々の方向、位置、長さで設ける
こと、又は、ハニカム体のリブ部にスリットを設けるこ
と、が好ましい。
構として、スリットを種々の方向、位置、長さで設ける
こと、又は、ハニカム体のリブ部にスリットを設けるこ
と、が好ましい。
【００４４】上記のようにして得られたハニカム体は、
通常その外周部の隔壁または内部に、ろう付け、溶接な
どの手段によって電極を設け、ハニカムヒーターが製作
される。
通常その外周部の隔壁または内部に、ろう付け、溶接な
どの手段によって電極を設け、ハニカムヒーターが製作
される。
【００４５】ハニカム体に乱流穴を設ける工程は、ハニ
カム体を成形粉末を成形した後の工程であって、ハニカ
ム体をケースに収める前であれば、どの工程の間に挿入
してもよい。乱流穴は、例えば、焼結後であって、耐熱
性金属酸化物を被覆する前に、ドリル等を用いて、ハニ
カム体に設けることができる。また、成形後であって、
焼結前に、機械加工をすることで、乱流穴を設けること
ができる。更に、触媒を被覆した後に、乱流穴を設けで
もよい。
カム体を成形粉末を成形した後の工程であって、ハニカ
ム体をケースに収める前であれば、どの工程の間に挿入
してもよい。乱流穴は、例えば、焼結後であって、耐熱
性金属酸化物を被覆する前に、ドリル等を用いて、ハニ
カム体に設けることができる。また、成形後であって、
焼結前に、機械加工をすることで、乱流穴を設けること
ができる。更に、触媒を被覆した後に、乱流穴を設けで
もよい。
【００４６】
【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。
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。
【００４７】（実施例１〜５、比較例１〜３；フォイル
型ハニカム体）厚さ５０μｍであって、Ｆｅー２２Ｃｒ
ー５Ａｌの組成の合金フォイルを、図２の６０゜チドリ
で配列するように、パンチング穿孔し、乱流穴を設け
た。この乱流穴に付いて、面積率（％）、穴形状、穴面
積（ｍｍ2）、最長穴間距離（ｍｍ）は、表１に示すよ
うに形成した。
型ハニカム体）厚さ５０μｍであって、Ｆｅー２２Ｃｒ
ー５Ａｌの組成の合金フォイルを、図２の６０゜チドリ
で配列するように、パンチング穿孔し、乱流穴を設け
た。この乱流穴に付いて、面積率（％）、穴形状、穴面
積（ｍｍ2）、最長穴間距離（ｍｍ）は、表１に示すよ
うに形成した。
【００４８】ここで、最長穴間距離とは、図１における
Ｌ−ｄに相当する距離である。なお、Ｌは、図１に示す
ような乱流穴間のピッチであり、ｄは乱流穴の直径であ
る。また、これらのフォイル型ハニカム体のように、円
形の乱流穴が、６０゜チドリで配列している場合、 面積率（％）＝２７２×（ｄ／Ｌ）2 となる。
Ｌ−ｄに相当する距離である。なお、Ｌは、図１に示す
ような乱流穴間のピッチであり、ｄは乱流穴の直径であ
る。また、これらのフォイル型ハニカム体のように、円
形の乱流穴が、６０゜チドリで配列している場合、 面積率（％）＝２７２×（ｄ／Ｌ）2 となる。
【００４９】
【表１】
【００５０】この平箔と、この平箔を波型にプレス加工
した波箔とを、図１（ｂ）に拡大した断面を示すよう
に、交互に配置し、次いで、酸化層１０４と共にらせん
状に巻き、図２（ａ）に示すような円柱形状とした。こ
のとき、円柱の中心部に電極板１０３が配置するように
形成した。この円柱状のハニカム体の円柱両端をＮｉロ
ウでロウ付けした。こうして、外径が９０ｍｍであり、
高さが４０ｍｍであり、リブ厚が５０μｍであり、山型
の貫通孔を１平方インチ当たり５８０セル有するハニカ
ム体を得た。
した波箔とを、図１（ｂ）に拡大した断面を示すよう
に、交互に配置し、次いで、酸化層１０４と共にらせん
状に巻き、図２（ａ）に示すような円柱形状とした。こ
のとき、円柱の中心部に電極板１０３が配置するように
形成した。この円柱状のハニカム体の円柱両端をＮｉロ
ウでロウ付けした。こうして、外径が９０ｍｍであり、
高さが４０ｍｍであり、リブ厚が５０μｍであり、山型
の貫通孔を１平方インチ当たり５８０セル有するハニカ
ム体を得た。
【００５１】また、γ−Ａｌ2Ｏ3とＣｅＯ2とが重量比
で７０：３０となるように、両者の粉末を調整し、この
混合粉末に水と、微量の硝酸を添加し、湿式法で粉砕
し、担持スラリーを調整した。この担持スラリーを用
い、ディップ法により、スリットを形成したハニカム体
に、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。次いで、ＰｔとＰｄ
の各々の担持量が３０g/ft3になるように、塩化白金酸
と硝酸ロジウムとの混合水溶液に、約２０分含浸させ、
６００℃で焼成し、触媒を担持した。
で７０：３０となるように、両者の粉末を調整し、この
混合粉末に水と、微量の硝酸を添加し、湿式法で粉砕
し、担持スラリーを調整した。この担持スラリーを用
い、ディップ法により、スリットを形成したハニカム体
に、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。次いで、ＰｔとＰｄ
の各々の担持量が３０g/ft3になるように、塩化白金酸
と硝酸ロジウムとの混合水溶液に、約２０分含浸させ、
６００℃で焼成し、触媒を担持した。
【００５２】次いで、第２図に示すように、電極板１０
３及びそれに接続する電極端子１０１を溶接して取り付
けた。また、電極端子１０１の回りにセラミックリング
１０２を取り付けた。
３及びそれに接続する電極端子１０１を溶接して取り付
けた。また、電極端子１０１の回りにセラミックリング
１０２を取り付けた。
【００５３】次いで、この電極付きハニカム体の側面
を、絶縁材であるセラミックマット１０７で包み、その
外側からステンレスケース１０８で保持し、触媒担持ハ
ニカムヒーターとした。これらの触媒担持ハニカムヒー
ターの電気抵抗は、０．０３〜０．１オームであった。
を、絶縁材であるセラミックマット１０７で包み、その
外側からステンレスケース１０８で保持し、触媒担持ハ
ニカムヒーターとした。これらの触媒担持ハニカムヒー
ターの電気抵抗は、０．０３〜０．１オームであった。
【００５４】［触媒担持ハニカムヒーターの浄化率の測
定方法］こうして得られた触媒担持ハニカムヒーターの
浄化性能を評価するため、図６に示す装置を用いて、ポ
ストヒートの通電がある場合と、その通電がない場合と
で、排気ガスの平均浄化率を測定した。いずれの場合で
も、ガソリンエンジン６１からの排気ガスを、冷却器６
２で１２０℃まで冷却してから、触媒担持ハニカムヒー
ター６３に導入した。
定方法］こうして得られた触媒担持ハニカムヒーターの
浄化性能を評価するため、図６に示す装置を用いて、ポ
ストヒートの通電がある場合と、その通電がない場合と
で、排気ガスの平均浄化率を測定した。いずれの場合で
も、ガソリンエンジン６１からの排気ガスを、冷却器６
２で１２０℃まで冷却してから、触媒担持ハニカムヒー
ター６３に導入した。
【００５５】通電がない場合、それから６０秒間の炭化
水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）の浄化率を排ガス測定器６９で測定し、その平均
を求めた。一方、通電がある場合、温度制御器６５によ
り、ハニカムヒーター６３中の熱電対６６の温度が３５
０℃になるように、ハニカムヒーターの電極端子に接続
する１２Ｖのバッテリー６７からの電流を、６０秒間、
オン−オフ制御した。この６０秒間に、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯx）の
浄化率を排ガス測定器で測定し、その平均を求めた。
水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）の浄化率を排ガス測定器６９で測定し、その平均
を求めた。一方、通電がある場合、温度制御器６５によ
り、ハニカムヒーター６３中の熱電対６６の温度が３５
０℃になるように、ハニカムヒーターの電極端子に接続
する１２Ｖのバッテリー６７からの電流を、６０秒間、
オン−オフ制御した。この６０秒間に、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯx）の
浄化率を排ガス測定器で測定し、その平均を求めた。
【００５６】また、この浄化率試験の後、熱衝撃試験を
行った。ハニカムヒーターに９００℃で燃焼しているプ
ロパンガスと、常温の空気とを、１０分づつ交互に流
し、熱サイクルをかけた。この熱サイクルを５０回、繰
り返した後、ハニカム体にクラックが生じたり、変形し
たりしていないかを目視観察した。これらの結果を表１
にまとめる。
行った。ハニカムヒーターに９００℃で燃焼しているプ
ロパンガスと、常温の空気とを、１０分づつ交互に流
し、熱サイクルをかけた。この熱サイクルを５０回、繰
り返した後、ハニカム体にクラックが生じたり、変形し
たりしていないかを目視観察した。これらの結果を表１
にまとめる。
【００５７】（実施例６−８、比較例４、５；押し出し
型ハニカム体）平均粒径４４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃｒ
ー３０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅー５０Ａｌ粉末（重量
％）、Ｆｅ−２０Ｂ粉末（重量％）及びＹ2Ｏ3粉末をＦ
ｅー１６Ｃｒー８Ａｌ−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2Ｏ3とい
う組成になるように添加、混合した。この混合物１００
ｇあたり、メチルセルロース（４ｇ）を有機バインダー
とし、オレイン酸（１ｇ）を酸化防止剤として添加し
た。このように坏土を調製した後、ハニカム成形体を押
出成形により得た。
型ハニカム体）平均粒径４４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃｒ
ー３０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅー５０Ａｌ粉末（重量
％）、Ｆｅ−２０Ｂ粉末（重量％）及びＹ2Ｏ3粉末をＦ
ｅー１６Ｃｒー８Ａｌ−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2Ｏ3とい
う組成になるように添加、混合した。この混合物１００
ｇあたり、メチルセルロース（４ｇ）を有機バインダー
とし、オレイン酸（１ｇ）を酸化防止剤として添加し
た。このように坏土を調製した後、ハニカム成形体を押
出成形により得た。
【００５８】このハニカム成形体を大気圧中、９０℃で
１６時間乾燥し、次いで、水素雰囲気下、１３５０℃の
最高温度で２時間保持して焼結した。次いで、空気中、
１０００℃で熱処理を行った。こうして得られたハニカ
ム体は、外径が９０ｍｍであり、高さが４０ｍｍであ
り、リブ厚が１００μｍであり、セル形状が正方形の貫
通孔を１平方インチ当たり５３０セル有するものであっ
た。また、このハニカム体の多孔度は２２％であり、平
均細孔径は５μｍであった。
１６時間乾燥し、次いで、水素雰囲気下、１３５０℃の
最高温度で２時間保持して焼結した。次いで、空気中、
１０００℃で熱処理を行った。こうして得られたハニカ
ム体は、外径が９０ｍｍであり、高さが４０ｍｍであ
り、リブ厚が１００μｍであり、セル形状が正方形の貫
通孔を１平方インチ当たり５３０セル有するものであっ
た。また、このハニカム体の多孔度は２２％であり、平
均細孔径は５μｍであった。
【００５９】また、実施例８では、貫通孔の断面形状が
同一の成形体Ａ、Ｂ及びＣを別個に押し出し成形し、乾
燥した後、図４に示すように、端部にある隔壁を機械加
工した。即ち、成形体Ａの下流部の端部でも、次の工程
でそこに接合される成形体Ｂの上流部の端部では、図４
ｂに示すように、断面が正方形の貫通孔４４における垂
直方向の隔壁４６を、水平方向にも垂直方向にも一つお
きに、少し切削し、乱流穴４５とした。成形体Ａの下流
部の端部でも、次の工程でそこに接合されるまた、成形
体Ｂの下流部の端部及び次の工程でそこに接合される成
形体Ｃの上流部の端部では、図４ｃに示すように、断面
が正方形の貫通孔４４で、水平方向の隔壁４６を、水平
方向にも垂直方向にも一つおきに、少し切削し、乱流穴
４５とした。ただし、成形体Ｂの両端部における乱流穴
４５の面積は、２．７９ｍｍ2となるようにし、成形体
Ａ及び成形体Ｂにおける乱流穴４５の面積は、それより
大きい５．７９ｍｍ2となるようにした。この乱流穴４
５の形状は、長方形の１短辺が半円に置換した形状であ
り、表２では、擬レーストラックと表示している。次い
で、この機械加工後の成形体を、図４に示すように接合
した後、上記の条件で焼成した。
同一の成形体Ａ、Ｂ及びＣを別個に押し出し成形し、乾
燥した後、図４に示すように、端部にある隔壁を機械加
工した。即ち、成形体Ａの下流部の端部でも、次の工程
でそこに接合される成形体Ｂの上流部の端部では、図４
ｂに示すように、断面が正方形の貫通孔４４における垂
直方向の隔壁４６を、水平方向にも垂直方向にも一つお
きに、少し切削し、乱流穴４５とした。成形体Ａの下流
部の端部でも、次の工程でそこに接合されるまた、成形
体Ｂの下流部の端部及び次の工程でそこに接合される成
形体Ｃの上流部の端部では、図４ｃに示すように、断面
が正方形の貫通孔４４で、水平方向の隔壁４６を、水平
方向にも垂直方向にも一つおきに、少し切削し、乱流穴
４５とした。ただし、成形体Ｂの両端部における乱流穴
４５の面積は、２．７９ｍｍ2となるようにし、成形体
Ａ及び成形体Ｂにおける乱流穴４５の面積は、それより
大きい５．７９ｍｍ2となるようにした。この乱流穴４
５の形状は、長方形の１短辺が半円に置換した形状であ
り、表２では、擬レーストラックと表示している。次い
で、この機械加工後の成形体を、図４に示すように接合
した後、上記の条件で焼成した。
【００６０】このハニカム体５０に対して、ダイヤモン
ドソーを用いて、図５に示すように、スリット５１を貫
通孔方向と平行に、６セル毎に、１０個所設けた。この
とき、各々のスリット５１と円柱体の側面５３との間に
は、９個のセルがスリットで切り込まれないように形成
した。
ドソーを用いて、図５に示すように、スリット５１を貫
通孔方向と平行に、６セル毎に、１０個所設けた。この
とき、各々のスリット５１と円柱体の側面５３との間に
は、９個のセルがスリットで切り込まれないように形成
した。
【００６１】また、貫通孔方向及びこれと垂直な方向と
は、異なる方向に、ドリルを用いて、乱流穴を設けた。
乱流穴は、図３のように配列し、その面積率（％）、穴
形状、穴面積（ｍｍ2）は、表２に示すように形成し
た。この乱流穴に付いて、面積率（％）、穴形状、穴面
積（ｍｍ2）は、表２に示すように形成した。
は、異なる方向に、ドリルを用いて、乱流穴を設けた。
乱流穴は、図３のように配列し、その面積率（％）、穴
形状、穴面積（ｍｍ2）は、表２に示すように形成し
た。この乱流穴に付いて、面積率（％）、穴形状、穴面
積（ｍｍ2）は、表２に示すように形成した。
【００６２】
【表２】
【００６３】また、こうして得られた押し出し型ハニカ
ム体に、フォイル型ハニカム体の場合と同様に、ウォッ
シュコート層を形成し、触媒を担持した。次いで、第５
図に示すように、側面５３の２ヶ所に、電極端子５５を
溶接して取り付けた。また、各々スリット５２内で側面
５３の近傍には、板状のジルコニアセラミックスを挿入
し、スペーサ５６とし、スリット５２で切り込みが入れ
られた両側が接触して短絡しないようにした。次いで、
この電極付きハニカム体の側面５３を、絶縁材であるセ
ラミックマットで包み、その外側からステンレスケース
で保持し、触媒担持ハニカムヒーターとした。これらの
触媒担持ハニカムヒーターの電気抵抗は、０．０３〜
０．１オームであった。
ム体に、フォイル型ハニカム体の場合と同様に、ウォッ
シュコート層を形成し、触媒を担持した。次いで、第５
図に示すように、側面５３の２ヶ所に、電極端子５５を
溶接して取り付けた。また、各々スリット５２内で側面
５３の近傍には、板状のジルコニアセラミックスを挿入
し、スペーサ５６とし、スリット５２で切り込みが入れ
られた両側が接触して短絡しないようにした。次いで、
この電極付きハニカム体の側面５３を、絶縁材であるセ
ラミックマットで包み、その外側からステンレスケース
で保持し、触媒担持ハニカムヒーターとした。これらの
触媒担持ハニカムヒーターの電気抵抗は、０．０３〜
０．１オームであった。
【００６４】こうして得られた触媒担持ハニカムヒータ
ーに付いて、フォイル型の場合と同様に、浄化率を測定
し、また、熱衝撃試験を行った。これらの結果を表２に
まとめる。
ーに付いて、フォイル型の場合と同様に、浄化率を測定
し、また、熱衝撃試験を行った。これらの結果を表２に
まとめる。
【００６５】
【発明の効果】本発明のハニカム体では、貫通孔に乱流
穴を設けたので、排ガス等の流体が貫通孔を通過すると
き、流体が乱流化し、流体がよく混合することができ
る。従って、かかるハニカム体の貫通孔表面等に排ガス
触媒を被覆すると、流体たる排ガスと触媒との接触効率
が大幅に上昇し、排ガス浄化率を向上することができ
る。また、乱流穴により、貫通孔隔壁にある乱流穴が応
力、熱衝撃によるひずみ等を吸収するので、ハニカム体
そのものが変形しづらくなるという効果も奏する。
穴を設けたので、排ガス等の流体が貫通孔を通過すると
き、流体が乱流化し、流体がよく混合することができ
る。従って、かかるハニカム体の貫通孔表面等に排ガス
触媒を被覆すると、流体たる排ガスと触媒との接触効率
が大幅に上昇し、排ガス浄化率を向上することができ
る。また、乱流穴により、貫通孔隔壁にある乱流穴が応
力、熱衝撃によるひずみ等を吸収するので、ハニカム体
そのものが変形しづらくなるという効果も奏する。
【００６６】更に、乱流穴を設けたことの副次的な効果
としては、乱流穴の大きさ、その間隔、その割合等を調
節することにより、ハニカム体の電気抵抗を調節するこ
とができ、更にまた、乱流穴の分だけ、ハニカム体の軽
量化が図れる。
としては、乱流穴の大きさ、その間隔、その割合等を調
節することにより、ハニカム体の電気抵抗を調節するこ
とができ、更にまた、乱流穴の分だけ、ハニカム体の軽
量化が図れる。
【図１】（ａ）フォイル型ハニカム体を用いたハニカム
ヒーターの断面図である。（ｂ）本発明のフォイル型ハ
ニカム体の貫通孔軸方向と垂直方向の断面図である。
ヒーターの断面図である。（ｂ）本発明のフォイル型ハ
ニカム体の貫通孔軸方向と垂直方向の断面図である。
【図２】フォイル型ハニカム体を形成する平板における
乱流穴の配置例を示した説明図である。（ａ）チドリ
型。（ｂ）並列型。
乱流穴の配置例を示した説明図である。（ａ）チドリ
型。（ｂ）並列型。
【図３】本発明の押し出し型ハニカム体の貫通孔軸方向
の断面図である。
の断面図である。
【図４】接合した押し出し型ハニカム体の概略図であ
る。（ａ）一部を断面した上面の概略図である。（ｂ）
Ｙ−Ｙ切断面及びＸ−Ｘ切断面の断面形状を斜視図的に
表した概略図である。（ｃ）Ｚ−Ｚ切断面及びＵ−Ｕ切
断面の断面形状を斜視図的に表した概略図である。
る。（ａ）一部を断面した上面の概略図である。（ｂ）
Ｙ−Ｙ切断面及びＸ−Ｘ切断面の断面形状を斜視図的に
表した概略図である。（ｃ）Ｚ−Ｚ切断面及びＵ−Ｕ切
断面の断面形状を斜視図的に表した概略図である。
【図５】押し出し型ハニカム体を用いたハニカムヒータ
ーの斜視図である。
ーの斜視図である。
【図６】触媒担持ハニカムヒーターによる排ガスの浄化
率を測定するための装置を示す説明図である。
率を測定するための装置を示す説明図である。
１００ ハニカムヒーター １０１ 電極端子 １０２ セラミックリング １０３ 電極板 １０４ 酸化層 １０５ セル １０７ セラミックマット １０８ ステンレス管 １１１ 貫通孔 １１２ 隔壁 １１３ 乱流穴 １１６ 乱流穴を通る流体の流れ １１７ 乱流穴に起因する渦 ２１ 乱流穴 ３１ 貫通孔 ３２ 隔壁 ３３ 乱流穴 ３５ 貫通孔方向 ３６ 乱流穴を通る流体の流れ ３７ 乱流穴に起因する渦 ４１ Ａ部 ４２ Ｂ部 ４３ Ｃ部 ４４ 貫通孔 ４５ 乱流穴 ４６ 隔壁 ４８ 乱流穴を通る流体の流れ ４９ 乱流穴に起因する渦 ５０ ハニカムヒーター ５１ ハニカム体 ５２ スリット ５３ 側面 ５５ 電極端子 ５６ スペーサ ６０ エンジン ６１ 冷却器 ６２ 触媒担持ハニカムヒーター ６３ バッテリー ６４ 熱電対 ６５ 温度制御器 ６７ バッテリー ６９ 排ガス測定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/20 ＺＡＢ Ｋ 3/28 ＺＡＢ Ｐ
Claims (7)
- 【請求項１】 隔壁によって形成される多数の貫通孔を
有するハニカム体において、当該隔壁は、隣接する貫通
孔間に流体が流れることができる乱流穴を多数有し、各
々の当該乱流穴の開口部面積は、０．２５ｍｍ2以上で
あることを特徴とするハニカム体。 - 【請求項２】 上記乱流穴の開口部面積が上記隔壁に占
める面積率が、５〜３５％であることを特徴とする請求
項１に記載のハニカム体。 - 【請求項３】 上記隔壁の表面に貴金属を含む触媒層を
担持していることを特徴とする請求項１又は２に記載の
ハニカム体。 - 【請求項４】 上記ハニカム体が、平箔と波箔を重ねて
巻き込んだものであることを特徴とする請求項１、２又
は３に記載のハニカム体。 - 【請求項５】 上記ハニカム体が、粉末原料をハニカム
形状に押出成形し、焼結させたものであることを特徴と
する請求項１、２又は３に記載のハニカム体。 - 【請求項６】 上記請求項のいずれかに記載のハニカム
体が導電性を有し、少なくとも二つの通電手段が当該ハ
ニカム体に設けられていることを特徴とするハニカムヒ
ーター。 - 【請求項７】 厚さが２００μｍ以下のＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金箔において、当該合金泊が、開口部面積が０．２
５ｍｍ2以上である穴を有し、この開口部面積が当該合
金箔に占める面積率が、５〜３５％であることを特徴と
するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金箔。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039865A JPH06254413A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 乱流穴を有するハニカム体 |
| US08/201,477 US5514347A (en) | 1993-03-01 | 1994-02-24 | Honeycomb structure and a method of making same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039865A JPH06254413A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 乱流穴を有するハニカム体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06254413A true JPH06254413A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=12564870
Family Applications (1)
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