JPH06296873A - ハニカムヒータおよびこれを用いた排気ガス浄化装置 - Google Patents
ハニカムヒータおよびこれを用いた排気ガス浄化装置Info
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- JPH06296873A JPH06296873A JP5087408A JP8740893A JPH06296873A JP H06296873 A JPH06296873 A JP H06296873A JP 5087408 A JP5087408 A JP 5087408A JP 8740893 A JP8740893 A JP 8740893A JP H06296873 A JPH06296873 A JP H06296873A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ペロブスカイト型の結晶構造を持ち、１０-2〜
１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を有するセラミックスか
らなるハニカム体２に給電部材３を取り付けてハニカム
ヒータ１を構成する。 【効果】両端の給電部材３に通電するだけで発熱させる
ことができ、高温中でも使用可能なハニカムヒータ１を
容易に製造することができる。
１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を有するセラミックスか
らなるハニカム体２に給電部材３を取り付けてハニカム
ヒータ１を構成する。 【効果】両端の給電部材３に通電するだけで発熱させる
ことができ、高温中でも使用可能なハニカムヒータ１を
容易に製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車に使われるガソリ
ンエンジンなど内燃機関の排気に含まれる有害なガス
（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯX ）を浄化するための排気ガス浄化
装置、およびこれに用いるハニカムヒータに関するもの
である。
ンエンジンなど内燃機関の排気に含まれる有害なガス
（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯX ）を浄化するための排気ガス浄化
装置、およびこれに用いるハニカムヒータに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】自動車が普及すると共に排気ガスによる
環境汚染が問題となり、ガソリンエンジンの排気ガスに
含まれる有害物質である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯX ）の排出規制が強化され
るようになった。わが国では１９７５年からＨＣおよび
ＣＯに対して、さらに１９７８年からはＮＯX に対して
排出が規制されるようになっている。
環境汚染が問題となり、ガソリンエンジンの排気ガスに
含まれる有害物質である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯX ）の排出規制が強化され
るようになった。わが国では１９７５年からＨＣおよび
ＣＯに対して、さらに１９７８年からはＮＯX に対して
排出が規制されるようになっている。
【０００３】この規制に対して当初はエンジンの改良
（ＥＧＲ）などで対処していたが、触媒を使ってＨＣ、
ＣＯ、ＮＯX の汚染成分を同時に無害化する方法が開発
され、いわゆる三元触媒と呼ばれる化１のような浄化方
法を利用した排気ガス浄化装置が現在のほとんどの乗用
車に使われている。
（ＥＧＲ）などで対処していたが、触媒を使ってＨＣ、
ＣＯ、ＮＯX の汚染成分を同時に無害化する方法が開発
され、いわゆる三元触媒と呼ばれる化１のような浄化方
法を利用した排気ガス浄化装置が現在のほとんどの乗用
車に使われている。
【０００４】
【化１】
【０００５】この三元触媒法は技術的に既に完成された
ものであり、排気ガス中に同時に存在するＣＯおよびＨ
Ｃを還元剤としてＮＯX をＮ2 に還元できる効果的なも
のである。また、上記三元触媒は、図４に示すように一
体成形（モノリス）のコージライト製ハニカム体にアル
ミナをコートしたのち白金（Ｐｔ）などの貴金属の触媒
成分を担持してなるハニカム触媒２０を用いており、こ
のハニカム触媒２０の貫通孔２０ａ中を排気ガスが通過
することによって触媒反応を生じるようにしたものであ
る。
ものであり、排気ガス中に同時に存在するＣＯおよびＨ
Ｃを還元剤としてＮＯX をＮ2 に還元できる効果的なも
のである。また、上記三元触媒は、図４に示すように一
体成形（モノリス）のコージライト製ハニカム体にアル
ミナをコートしたのち白金（Ｐｔ）などの貴金属の触媒
成分を担持してなるハニカム触媒２０を用いており、こ
のハニカム触媒２０の貫通孔２０ａ中を排気ガスが通過
することによって触媒反応を生じるようにしたものであ
る。
【０００６】また、最近では、車両への搭載性などを考
慮して、ステンレスなどを担体としたメタルハニカムも
使われている。
慮して、ステンレスなどを担体としたメタルハニカムも
使われている。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
の排気ガス浄化装置では、三元触媒法は触媒が活性化す
る３００℃以上の温度でなければ機能しない。すなわ
ち、エンジン始動時においては触媒が機能しないままに
排気ガスがハニカム触媒２０中を通過し、ＨＣ、ＣＯ、
ＮＯX がそのまま排出されることになってしまうという
問題点があった。
の排気ガス浄化装置では、三元触媒法は触媒が活性化す
る３００℃以上の温度でなければ機能しない。すなわ
ち、エンジン始動時においては触媒が機能しないままに
排気ガスがハニカム触媒２０中を通過し、ＨＣ、ＣＯ、
ＮＯX がそのまま排出されることになってしまうという
問題点があった。
【０００８】このコールドスタート時の排気ガスは環境
汚染が深刻化した今日、大きな課題となっており、この
問題解決のためにハニカム触媒２０をバーナーや電気で
加熱する方法が考えられている。ところが、バーナーを
使った加熱は車両に搭載するうえで大きな危険を伴い、
またハニカム触媒２０に触媒機能と電気ヒータ機能を設
けることは極めて困難であった。
汚染が深刻化した今日、大きな課題となっており、この
問題解決のためにハニカム触媒２０をバーナーや電気で
加熱する方法が考えられている。ところが、バーナーを
使った加熱は車両に搭載するうえで大きな危険を伴い、
またハニカム触媒２０に触媒機能と電気ヒータ機能を設
けることは極めて困難であった。
【０００９】さらに、セラミックハニカム体に発熱抵抗
体を印刷または埋設したハニカムヒータをハニカム触媒
２０の直前に備え、このハニカムヒータに通電して発熱
させ、排気ガスを加熱することも考えられていたが（実
公昭５１−１３６２１号公報等参照）、このような発熱
抵抗体を備えたハニカムヒータは製造が困難であった。
また、上記ハニカム体を導電性を有する炭化珪素質セラ
ミックスで形成し、このハニカム体自体に通電して発熱
させることも考えられていたが（特開昭５７−１１０３
１１号公報等参照）、非酸化物である炭化珪素質セラミ
ックスは９００℃程度の排気ガス中で酸化して特性が劣
化してしまうという問題点があり、結局現在まで実用化
されていなかった。
体を印刷または埋設したハニカムヒータをハニカム触媒
２０の直前に備え、このハニカムヒータに通電して発熱
させ、排気ガスを加熱することも考えられていたが（実
公昭５１−１３６２１号公報等参照）、このような発熱
抵抗体を備えたハニカムヒータは製造が困難であった。
また、上記ハニカム体を導電性を有する炭化珪素質セラ
ミックスで形成し、このハニカム体自体に通電して発熱
させることも考えられていたが（特開昭５７−１１０３
１１号公報等参照）、非酸化物である炭化珪素質セラミ
ックスは９００℃程度の排気ガス中で酸化して特性が劣
化してしまうという問題点があり、結局現在まで実用化
されていなかった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上のような問題に鑑み
て、本発明は、１０-2〜１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗を
有し、ペロブスカイト型の結晶構造を有するセラミック
スによりハニカムヒータを構成したものである。
て、本発明は、１０-2〜１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗を
有し、ペロブスカイト型の結晶構造を有するセラミック
スによりハニカムヒータを構成したものである。
【００１１】ここで、ペロブスカイト型の結晶構造と
は、一般式ＡＢＯ3 で表される複合酸化物のことであ
り、例えばＬａＭｎＯ3 やＬａＣｒＯ3 を主成分とする
セラミックスはそれ自体が１０-2〜１０Ω・ｃｍの体積
固有抵抗を有しており、発熱抵抗体として好適に利用で
きるものである。
は、一般式ＡＢＯ3 で表される複合酸化物のことであ
り、例えばＬａＭｎＯ3 やＬａＣｒＯ3 を主成分とする
セラミックスはそれ自体が１０-2〜１０Ω・ｃｍの体積
固有抵抗を有しており、発熱抵抗体として好適に利用で
きるものである。
【００１２】また、本発明は排気ガス浄化用触媒にこの
ハニカムヒータを備えることにより、コールドスタート
時の排気ガス温度を高め、触媒作用を促進させるように
したものである。
ハニカムヒータを備えることにより、コールドスタート
時の排気ガス温度を高め、触媒作用を促進させるように
したものである。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例を図によって説明する。
【００１４】図１に示すハニカムヒータ１は、１０-2〜
１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗を持った、ペロブスカイト
型の結晶構造を有するセラミックスからなるハニカム体
２に、軸方向両端部に給電部材３、３を取り付けてなる
ものである。そして、給電線４、４によってハニカム体
２に電圧を印加すると、ハニカム体２自体が抵抗（ジュ
ール）発熱し、貫通孔２ａ中を通過する流体を加熱させ
ることができる。
１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗を持った、ペロブスカイト
型の結晶構造を有するセラミックスからなるハニカム体
２に、軸方向両端部に給電部材３、３を取り付けてなる
ものである。そして、給電線４、４によってハニカム体
２に電圧を印加すると、ハニカム体２自体が抵抗（ジュ
ール）発熱し、貫通孔２ａ中を通過する流体を加熱させ
ることができる。
【００１５】このような、ハニカムヒータ１を用いれ
ば、ハニカム体２が酸化物であるため高温中でも酸化に
よる特性劣化をすることはなく、貫通孔２ａ中を通過す
る流体を加熱させることができ、以下に示す排気ガス浄
化装置の他、温風ヒータや液体加熱装置などに使用する
ことができる。
ば、ハニカム体２が酸化物であるため高温中でも酸化に
よる特性劣化をすることはなく、貫通孔２ａ中を通過す
る流体を加熱させることができ、以下に示す排気ガス浄
化装置の他、温風ヒータや液体加熱装置などに使用する
ことができる。
【００１６】次に、このハニカムヒータ１を用いた排気
ガス浄化装置を説明する。図２に示すように、エンジン
１１から排気ガスが排出されるマニホールド１２に接続
して排気ガス浄化装置１０が備えられ、この排気ガス浄
化装置１０の出口管１３は消音器１４へと結ばれ、大気
中に排気ガスを放出するようになっている。また、図３
に示すように、排気ガス浄化装置１０は、金属ケーシン
グ６の内部にハニカムヒータ１を備え、このハニカムヒ
ータ１の直後に三元触媒機能を持つハニカム触媒２０を
載置し、セラミックファイバー等の断熱材７を介して金
属ケーシング６に取り付けたものである。
ガス浄化装置を説明する。図２に示すように、エンジン
１１から排気ガスが排出されるマニホールド１２に接続
して排気ガス浄化装置１０が備えられ、この排気ガス浄
化装置１０の出口管１３は消音器１４へと結ばれ、大気
中に排気ガスを放出するようになっている。また、図３
に示すように、排気ガス浄化装置１０は、金属ケーシン
グ６の内部にハニカムヒータ１を備え、このハニカムヒ
ータ１の直後に三元触媒機能を持つハニカム触媒２０を
載置し、セラミックファイバー等の断熱材７を介して金
属ケーシング６に取り付けたものである。
【００１７】そして、ハニカムヒータ１を成すハニカム
体２の両端部に設けた給電部材３、３間にバッテリー５
より電圧を印加すると、抵抗（ジュール）発熱により数
秒間でハニカムヒータ１は高温に加熱される。すなわ
ち、イグニッションキーを回すと同時にハニカムヒータ
１が加熱し、加熱後にエンジン１１が始動するようにし
ておけば、ハニカムヒータ１を通過することによって加
熱された排気ガスは触媒が活性になる温度までハニカム
触媒２０を加熱することができ、これによって排気ガス
自身が浄化されることになる。もちろん、エンジン１１
始動後３０秒も経過すれば高温の排気ガスがハニカム触
媒２０に送り込まれることになるため、ハニカムヒータ
１を加熱し続ける必要はなくなることから、所定時間経
過後は、ハニカムヒータ１への通電を切るようにすれば
良い。
体２の両端部に設けた給電部材３、３間にバッテリー５
より電圧を印加すると、抵抗（ジュール）発熱により数
秒間でハニカムヒータ１は高温に加熱される。すなわ
ち、イグニッションキーを回すと同時にハニカムヒータ
１が加熱し、加熱後にエンジン１１が始動するようにし
ておけば、ハニカムヒータ１を通過することによって加
熱された排気ガスは触媒が活性になる温度までハニカム
触媒２０を加熱することができ、これによって排気ガス
自身が浄化されることになる。もちろん、エンジン１１
始動後３０秒も経過すれば高温の排気ガスがハニカム触
媒２０に送り込まれることになるため、ハニカムヒータ
１を加熱し続ける必要はなくなることから、所定時間経
過後は、ハニカムヒータ１への通電を切るようにすれば
良い。
【００１８】なお、このような通電を行うためには、タ
イマーによる設定や、ハニカム触媒２０の温度を検知し
て一定温度以上になれば通電を止めるようにしておけば
良い。
イマーによる設定や、ハニカム触媒２０の温度を検知し
て一定温度以上になれば通電を止めるようにしておけば
良い。
【００１９】また、エンジン１１が高速運転を続けると
９００℃以上もの高温高速の排気ガスの中にハニカムヒ
ータ１がさらされることになるが、ハニカム体２がペロ
ブスカイト型の結晶構造を持つ酸化物セラミックスから
成るため、耐熱性に優れ、高温中でも特性劣化すること
がない。
９００℃以上もの高温高速の排気ガスの中にハニカムヒ
ータ１がさらされることになるが、ハニカム体２がペロ
ブスカイト型の結晶構造を持つ酸化物セラミックスから
成るため、耐熱性に優れ、高温中でも特性劣化すること
がない。
【００２０】さらに、図３の実施例ではハニカム触媒２
０とハニカムヒータ１を別体としたものを示したが、ハ
ニカムヒータ１自体を触媒とすることもできる。即ち、
図１に示すようなハニカムヒータ１を成すハニカム体２
に直接白金（Ｐｔ）等の触媒成分を担持させれば、この
ハニカムヒータ１自体を触媒とすることができる。この
ような構造とすれば、図３に示すハニカム触媒２０は必
要なくなるため排気ガス浄化装置１０を小型化すること
ができ、しかも発熱効率を良くすることができる。
０とハニカムヒータ１を別体としたものを示したが、ハ
ニカムヒータ１自体を触媒とすることもできる。即ち、
図１に示すようなハニカムヒータ１を成すハニカム体２
に直接白金（Ｐｔ）等の触媒成分を担持させれば、この
ハニカムヒータ１自体を触媒とすることができる。この
ような構造とすれば、図３に示すハニカム触媒２０は必
要なくなるため排気ガス浄化装置１０を小型化すること
ができ、しかも発熱効率を良くすることができる。
【００２１】なお、ハニカム体２を成す１０-2〜１０Ω
・ｃｍの体積固有抵抗を有するペロブスカイト型の結晶
構造を持つセラミックスとしては、例えばランタンマン
ガンライト（ＬａＭｎＯ3 ）やランタンクロマイト（Ｌ
ａＣｒＯ3 ）を主成分とするセラミックスを用いれば良
い。これらのセラミックスはそれ自体が１０-2〜１０Ω
・ｃｍの体積固有抵抗を有していることから発熱抵抗体
として好適に用いられ、給電部材３により通電するだけ
で発熱させることができる。さらにＬａの一部をＣａ、
Ｓｒ、Ｂａ等の周期律表第２ａ族元素で置換したり、あ
るいはＭｎ、Ｃｒの一部をＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｅ、Ｚ
ｒ等の元素で置換することでより導電性を高めることも
でき、これらの置換量を調整することでさまざまな抵抗
値を持ったハニカム体２とすることができる。
・ｃｍの体積固有抵抗を有するペロブスカイト型の結晶
構造を持つセラミックスとしては、例えばランタンマン
ガンライト（ＬａＭｎＯ3 ）やランタンクロマイト（Ｌ
ａＣｒＯ3 ）を主成分とするセラミックスを用いれば良
い。これらのセラミックスはそれ自体が１０-2〜１０Ω
・ｃｍの体積固有抵抗を有していることから発熱抵抗体
として好適に用いられ、給電部材３により通電するだけ
で発熱させることができる。さらにＬａの一部をＣａ、
Ｓｒ、Ｂａ等の周期律表第２ａ族元素で置換したり、あ
るいはＭｎ、Ｃｒの一部をＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｅ、Ｚ
ｒ等の元素で置換することでより導電性を高めることも
でき、これらの置換量を調整することでさまざまな抵抗
値を持ったハニカム体２とすることができる。
【００２２】また、その他に、ＢａＴｉＯ3 等も、焼成
条件や添加物によっては上記体積固有抵抗の範囲内とす
ることができる。そして、このような組成のセラミック
ス原料を金型を用いてハニカム形状に押出成形し、焼成
することによって、容易にハニカム体２を得ることがで
きる。
条件や添加物によっては上記体積固有抵抗の範囲内とす
ることができる。そして、このような組成のセラミック
ス原料を金型を用いてハニカム形状に押出成形し、焼成
することによって、容易にハニカム体２を得ることがで
きる。
【００２３】なお、このような組成のセラミックスは構
造材料として使われるアルミナや窒化珪素などと比較す
ると耐熱衝撃性がやや劣るが、急加熱されるヒータとし
て実用的に問題のない耐熱衝撃性を持たせるために気孔
率を１０〜３０％とすれば良い。これは、気孔率が１０
％よりも低いと耐熱衝撃性が低くなって急加熱時に破損
しやすくなり、逆に気孔率が３０％よりも高いと機械的
強度が低くなって取扱時等に破損しやすくなるためであ
る。
造材料として使われるアルミナや窒化珪素などと比較す
ると耐熱衝撃性がやや劣るが、急加熱されるヒータとし
て実用的に問題のない耐熱衝撃性を持たせるために気孔
率を１０〜３０％とすれば良い。これは、気孔率が１０
％よりも低いと耐熱衝撃性が低くなって急加熱時に破損
しやすくなり、逆に気孔率が３０％よりも高いと機械的
強度が低くなって取扱時等に破損しやすくなるためであ
る。
【００２４】また、このハニカムヒータ１においてはハ
ニカム体２を成すセラミックスの抵抗値がそのままハニ
カムヒータ１の発熱量として定まることから、排気ガス
を加熱せしめるのに充分な熱量をもとにセラミックスの
抵抗値が決まることになり、１０-2〜１０Ωｃｍの材料
を用いるのがよい。
ニカム体２を成すセラミックスの抵抗値がそのままハニ
カムヒータ１の発熱量として定まることから、排気ガス
を加熱せしめるのに充分な熱量をもとにセラミックスの
抵抗値が決まることになり、１０-2〜１０Ωｃｍの材料
を用いるのがよい。
【００２５】さらに、ハニカム体２自体の形状や貫通孔
２ａの形状などは、図１に示されたものに限らずさまざ
まなものとできることは言うまでもない。また、ハニカ
ム体２を通過する流体の通過抵抗を小さくするために
は、リブ厚２ｍｍ以下、１平方インチ当たりのセル数を
２００セル以下とすることが好ましい。
２ａの形状などは、図１に示されたものに限らずさまざ
まなものとできることは言うまでもない。また、ハニカ
ム体２を通過する流体の通過抵抗を小さくするために
は、リブ厚２ｍｍ以下、１平方インチ当たりのセル数を
２００セル以下とすることが好ましい。
【００２６】なお、給電についてはハニカム体２の両端
にメタライズ層を介して給電部材３をロウ付けしたり、
あるいは給電部材３を締めつけてハニカム体２と接合す
るだけでも良い。また、給電部材３は白金（Ｐｔ）等の
高融点金属からなり、耐熱電線の給電線４を用いて電圧
を印加する。
にメタライズ層を介して給電部材３をロウ付けしたり、
あるいは給電部材３を締めつけてハニカム体２と接合す
るだけでも良い。また、給電部材３は白金（Ｐｔ）等の
高融点金属からなり、耐熱電線の給電線４を用いて電圧
を印加する。
【００２７】さらに、ハニカムヒータ１全体を絶縁した
い場合は、絶縁性のガラスやセラミックスをハニカム体
２表面にコーティングする必要があるが、通常はハニカ
ムヒータ１を耐熱性の無機（セラミック）ファイバー等
で包み込み、金属ケーシング６に固定すれば容易に外部
との絶縁や断熱が可能となる。
い場合は、絶縁性のガラスやセラミックスをハニカム体
２表面にコーティングする必要があるが、通常はハニカ
ムヒータ１を耐熱性の無機（セラミック）ファイバー等
で包み込み、金属ケーシング６に固定すれば容易に外部
との絶縁や断熱が可能となる。
【００２８】実験例 ここで実際に図１に示すハニカムヒータ１を試作してそ
の効果を調べる実験を行った。
の効果を調べる実験を行った。
【００２９】ハニカム体２は外径１２０ｍｍ、長さ３０
ｍｍの円筒状のもので、ＬａＣｒＯ3 を主成分とする原
料に有機バインダー等を添加混練し、ハニカム形状に押
出成形し焼成して、気孔率２０％のものを得た。しかる
のちハニカム体２の両端に白金（Ｐｔ）の給電部材３を
介して給電線４を取り付けた。
ｍｍの円筒状のもので、ＬａＣｒＯ3 を主成分とする原
料に有機バインダー等を添加混練し、ハニカム形状に押
出成形し焼成して、気孔率２０％のものを得た。しかる
のちハニカム体２の両端に白金（Ｐｔ）の給電部材３を
介して給電線４を取り付けた。
【００３０】また、上記ハニカム体２を成すＬａＣｒＯ
3 のＬａやＣｒの一部を他の元素で置換することによ
り、ハニカム体２の体積固有抵抗値を１０-2〜１０Ω・
ｃｍの範囲内で調整し、給電線４にバッテリ電圧（１２
Ｖ）を印加した時の発熱量が表１に示すように毎分１〜
８０ｋｃａｌの発熱量が得られるような、１０種類のハ
ニカムヒータ１を用意した。また、それぞれについて１
平方インチ当りのセル数が１００、２００、３００、ま
たリブ厚みが１、２、３ｍｍと異なるハニカムヒータ１
を用意した。
3 のＬａやＣｒの一部を他の元素で置換することによ
り、ハニカム体２の体積固有抵抗値を１０-2〜１０Ω・
ｃｍの範囲内で調整し、給電線４にバッテリ電圧（１２
Ｖ）を印加した時の発熱量が表１に示すように毎分１〜
８０ｋｃａｌの発熱量が得られるような、１０種類のハ
ニカムヒータ１を用意した。また、それぞれについて１
平方インチ当りのセル数が１００、２００、３００、ま
たリブ厚みが１、２、３ｍｍと異なるハニカムヒータ１
を用意した。
【００３１】
【表１】
【００３２】図３に示すように、これらのハニカムヒー
タ１の直後に三元触媒機能を持つハニカム触媒２０を載
置し、セラミックファイバーの断熱材７を介して金属ケ
ーシング６に取り付けた。この金属ケーシング６の入口
管は図２に示すように４サイクル２０００ｃｃガソリン
エンジン１１から排気ガスが排出されるマニホールド１
２に接続し、出口管１３は消音器１４へと結ばれてい
る。
タ１の直後に三元触媒機能を持つハニカム触媒２０を載
置し、セラミックファイバーの断熱材７を介して金属ケ
ーシング６に取り付けた。この金属ケーシング６の入口
管は図２に示すように４サイクル２０００ｃｃガソリン
エンジン１１から排気ガスが排出されるマニホールド１
２に接続し、出口管１３は消音器１４へと結ばれてい
る。
【００３３】このような本発明のハニカムヒータ１を内
蔵した排気ガス浄化装置１０と、ハニカムヒータを内蔵
しない従来の排気ガス浄化装置を用いて、それぞれ空燃
比を１４．６％とした時の排気ガスの成分濃度を測定
し、触媒効率を調べた。その結果、図５に示すようにエ
ンジン始動直後のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の量に大きな違い
が生じるが、エンジン始動３０秒後の排気ガス濃度では
両者の差がなかった。したがって、排気ガスが冷やされ
た状態で触媒に注がれると浄化されることなく排出され
てしまうが、本発明のハニカムヒータ１を使って触媒直
前で一旦加熱すると触媒の浄化作用が得られることがわ
かった。
蔵した排気ガス浄化装置１０と、ハニカムヒータを内蔵
しない従来の排気ガス浄化装置を用いて、それぞれ空燃
比を１４．６％とした時の排気ガスの成分濃度を測定
し、触媒効率を調べた。その結果、図５に示すようにエ
ンジン始動直後のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の量に大きな違い
が生じるが、エンジン始動３０秒後の排気ガス濃度では
両者の差がなかった。したがって、排気ガスが冷やされ
た状態で触媒に注がれると浄化されることなく排出され
てしまうが、本発明のハニカムヒータ１を使って触媒直
前で一旦加熱すると触媒の浄化作用が得られることがわ
かった。
【００３４】次に、ハニカムヒータ１の発熱量と加熱時
間との関係を図６に示すように、発熱量の違いによって
ハニカムヒータ１が触媒の機能温度である３００℃まで
到達する時間が異なってくるが、発熱量が２０ｋｃａｌ
／分であれば５秒以内で昇温でき充分実用的であること
がわかった。もちろん、エンジン始動に要するまでの時
間をより短くしたい場合は発熱量の大きなハニカムヒー
タ１を使えばよいが、大きな発熱量のハニカムヒータ１
を用いるほど消費電力が増え、バッテリの容量も増大し
なければならない。
間との関係を図６に示すように、発熱量の違いによって
ハニカムヒータ１が触媒の機能温度である３００℃まで
到達する時間が異なってくるが、発熱量が２０ｋｃａｌ
／分であれば５秒以内で昇温でき充分実用的であること
がわかった。もちろん、エンジン始動に要するまでの時
間をより短くしたい場合は発熱量の大きなハニカムヒー
タ１を使えばよいが、大きな発熱量のハニカムヒータ１
を用いるほど消費電力が増え、バッテリの容量も増大し
なければならない。
【００３５】さらに、ハニカム体２のセル数やリブ厚と
エンジンの出力との関係を表２に示すように、ハニカム
体２のリブ厚が２ｍｍより大きいか、またはセル数が１
平方インチ当たり２００セルを超えると、排気ガスの圧
力損失が急激に高まってしまい、エンジンの出力低下を
まねくため好ましくないことがわかった。したがって、
ハニカム体２のリブ厚は２ｍｍ以下でかつセル数をい平
方インチ当たり２００セル以下としたものが良い。
エンジンの出力との関係を表２に示すように、ハニカム
体２のリブ厚が２ｍｍより大きいか、またはセル数が１
平方インチ当たり２００セルを超えると、排気ガスの圧
力損失が急激に高まってしまい、エンジンの出力低下を
まねくため好ましくないことがわかった。したがって、
ハニカム体２のリブ厚は２ｍｍ以下でかつセル数をい平
方インチ当たり２００セル以下としたものが良い。
【００３６】
【表２】
【００３７】なお、以上の実験はガソリンエンジンのみ
で行ったが、ディーゼルエンジンなど他の内燃機関であ
っても同様の効果を得らることができる。
で行ったが、ディーゼルエンジンなど他の内燃機関であ
っても同様の効果を得らることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１０-2
〜１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を持ったペロブスカイ
ト型の結晶構造を有するセラミックスから成るハニカム
体に給電部材を取り付けてハニカムヒータを構成したこ
とによって、この給電部材に通電するだけで発熱させる
ことができ、高温中でも使用可能なハニカムヒータを容
易に製造することができる。
〜１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を持ったペロブスカイ
ト型の結晶構造を有するセラミックスから成るハニカム
体に給電部材を取り付けてハニカムヒータを構成したこ
とによって、この給電部材に通電するだけで発熱させる
ことができ、高温中でも使用可能なハニカムヒータを容
易に製造することができる。
【００３９】また、このハニカムヒータを触媒の直前に
設置して排気ガス浄化装置を構成したことによって、エ
ンジンスタート直後の排気ガスを加熱し、触媒の機能を
促進させることができ、クリーンな排気ガスとすること
ができる。
設置して排気ガス浄化装置を構成したことによって、エ
ンジンスタート直後の排気ガスを加熱し、触媒の機能を
促進させることができ、クリーンな排気ガスとすること
ができる。
【図１】本発明のハニカムヒータを示す斜視図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置を用いたエンジンの
排気部を示す概略図である。
排気部を示す概略図である。
【図３】本発明の排気ガス浄化装置を示す一部破断面図
である。
である。
【図４】一般的なハニカム触媒を示す斜視図である。
【図５】本発明の排気ガス浄化装置の触媒効率を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】本発明のハニカムヒータの昇温特性を示すグラ
フである。
フである。
１：ハニカムヒータ ２：ハニカム体 ３：給電部材 ４：給電線 ５：電源 ６：金属ケーシング ７：断熱材 １０：排気ガス浄化装置 １１：エンジン １２：排気マニホールド １３：出口管 １４：消音器 ２０：ハニカム触媒
Claims (3)
- 【請求項１】ＬａＭｎＯ3 、ＬａＣｒＯ3 などのペロブ
スカイト型の結晶構造を持ち、かつ１０-2〜１０Ω・ｃ
ｍの体積固有抵抗値を有するセラミックスから成るハニ
カム体に給電部材を取り付けてなるハニカムヒータ。 - 【請求項２】請求項１記載のハニカムヒータを内燃機関
の排気ガス浄化用触媒の直前に備えて成る排気ガス浄化
装置。 - 【請求項３】請求項１記載のハニカムヒータに、内燃機
関の排気ガス浄化機能を有する触媒成分を担持させて成
る排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5087408A JPH06296873A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | ハニカムヒータおよびこれを用いた排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5087408A JPH06296873A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | ハニカムヒータおよびこれを用いた排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296873A true JPH06296873A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13914059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5087408A Pending JPH06296873A (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | ハニカムヒータおよびこれを用いた排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06296873A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002080271A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-03-19 | Corning Inc | ディーゼル排気フィルタ |
| JP2011230999A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-17 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体及び排ガス浄化装置 |
| JP2014054935A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Ngk Insulators Ltd | ヒーター |
| JP2014054934A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Ngk Insulators Ltd | ヒーター |
| JP5850858B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2016-02-03 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
-
1993
- 1993-04-14 JP JP5087408A patent/JPH06296873A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002080271A (ja) * | 2000-05-31 | 2002-03-19 | Corning Inc | ディーゼル排気フィルタ |
| JP2011230999A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-17 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体及び排ガス浄化装置 |
| JP5850858B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2016-02-03 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体 |
| JP2014054935A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Ngk Insulators Ltd | ヒーター |
| JP2014054934A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Ngk Insulators Ltd | ヒーター |
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