JPH09192453A - 触媒コンバーター - Google Patents
触媒コンバーターInfo
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- JPH09192453A JPH09192453A JP8007082A JP708296A JPH09192453A JP H09192453 A JPH09192453 A JP H09192453A JP 8007082 A JP8007082 A JP 8007082A JP 708296 A JP708296 A JP 708296A JP H09192453 A JPH09192453 A JP H09192453A
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- end surface
- honeycomb
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
- F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S55/30—Exhaust treatment
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Toxicology (AREA)
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 自動車の運転時、排ガスの浄化性能、ハニカ
ム構造体の耐久性と長期間の振動耐性等に優れ、ハニカ
ムヒーターを短時間で昇温できる触媒コンバーターを提
供する。 【解決手段】 触媒コンバータは、ハウジング１２と、
ハウジング１２の内部に固定されたハニカムヒーター２
０と、ハニカムヒーター２０の下流に配置された触媒要
素３０とを有する。ハニカムヒーター２０は、金属質の
第１ハニカム構造体２２と、少くとも１つの電極２８と
を有する。触媒要素３０は、第２ハニカム構造体３２
と、第２ハニカム構造体３２に担持された触媒組成物と
を有する。ハニカム構造体３２の水平断面と比較して、
ハニカム構造体２２の水平断面の面積を小さくした。ま
たハニカム構造体２２の流出端面２２ｔとハニカム構造
体３２の流入端面３２Ｓとの間隔Ｇを大きく形成した。
ム構造体の耐久性と長期間の振動耐性等に優れ、ハニカ
ムヒーターを短時間で昇温できる触媒コンバーターを提
供する。 【解決手段】 触媒コンバータは、ハウジング１２と、
ハウジング１２の内部に固定されたハニカムヒーター２
０と、ハニカムヒーター２０の下流に配置された触媒要
素３０とを有する。ハニカムヒーター２０は、金属質の
第１ハニカム構造体２２と、少くとも１つの電極２８と
を有する。触媒要素３０は、第２ハニカム構造体３２
と、第２ハニカム構造体３２に担持された触媒組成物と
を有する。ハニカム構造体３２の水平断面と比較して、
ハニカム構造体２２の水平断面の面積を小さくした。ま
たハニカム構造体２２の流出端面２２ｔとハニカム構造
体３２の流入端面３２Ｓとの間隔Ｇを大きく形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、自動車等の排気ガス
の浄化に好適に用いることができる触媒コンバーターに
関する。
の浄化に好適に用いることができる触媒コンバーターに
関する。
【０００２】
【従来の技術】 最近、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（ＮＯX ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等の汚染物質を浄化するた
めの触媒の担体等として、多孔質セラミックハニカム構
造体の他に、金属ハニカム構造体が注目を集めるように
なってきた。一方、排気ガス規制の強化に伴い、コール
ドスタート時の汚染物質の排出を低減するヒーター等の
開発も切望されている。
れる排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）、一酸化炭素
（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等の汚染物質を浄化するた
めの触媒の担体等として、多孔質セラミックハニカム構
造体の他に、金属ハニカム構造体が注目を集めるように
なってきた。一方、排気ガス規制の強化に伴い、コール
ドスタート時の汚染物質の排出を低減するヒーター等の
開発も切望されている。
【０００３】 本出願人は、先に、ハニカム構造体にス
リットなどの抵抗調節機構を設けたハニカムヒーターを
提案し（特開平３−２９６１８４号）、また、このよう
なハニカムヒーターの外周面をセラミック質のマット、
クロス等の絶縁物質を介在させ金属質バンドで被覆する
ことによりハニカムヒーターを保持する方法などを提案
した（特開平４−２４１７１５号）。
リットなどの抵抗調節機構を設けたハニカムヒーターを
提案し（特開平３−２９６１８４号）、また、このよう
なハニカムヒーターの外周面をセラミック質のマット、
クロス等の絶縁物質を介在させ金属質バンドで被覆する
ことによりハニカムヒーターを保持する方法などを提案
した（特開平４−２４１７１５号）。
【０００４】 上記した方法はヒーターの抵抗調節機構
を絶縁して保護する手法を示すものであるが、自動車の
苛酷な運転条件下（特に、振動と熱衝撃）においては、
特開平３−２９６１８４号のヒーターは、無機接着剤が
脱離する可能性があり、また、特開平４−２４１７１５
号のヒーターは、水平方向及び垂直方向の振動によりヒ
ーターが変形し、スペーサーが破壊したり、絶縁用マッ
トが損耗する恐れがある。
を絶縁して保護する手法を示すものであるが、自動車の
苛酷な運転条件下（特に、振動と熱衝撃）においては、
特開平３−２９６１８４号のヒーターは、無機接着剤が
脱離する可能性があり、また、特開平４−２４１７１５
号のヒーターは、水平方向及び垂直方向の振動によりヒ
ーターが変形し、スペーサーが破壊したり、絶縁用マッ
トが損耗する恐れがある。
【０００５】 そこで、本出願人はさらに検討を進め、
自動車などの苛酷な条件下、振動および熱衝撃による膨
張・収縮に対して、ハニカムヒーターの破壊、剥離が生
じないヒーターユニットを開発し、ＳＡＥテクニカルペ
ーパーシリーズ９４０４６６に開示した。このヒーター
ユニットはハニカムヒーターの変形、破壊のおそれが殆
どなくなり、極めて好ましいものである。このヒーター
ユニットは、ハニカムヒーターを金属質でフレキシブル
な保持部材を介してハウジングに保持する構造を有する
ものであり、ＳＡＥテクニカルペーパーシリーズ９４０
４６６にはまた電極構造をフレキシブルなものとし、更
にガス流れを限定するリングも記載されている。さら
に、ハニカムヒーターの下流側に着火触媒を配置するこ
とも記載されている。
自動車などの苛酷な条件下、振動および熱衝撃による膨
張・収縮に対して、ハニカムヒーターの破壊、剥離が生
じないヒーターユニットを開発し、ＳＡＥテクニカルペ
ーパーシリーズ９４０４６６に開示した。このヒーター
ユニットはハニカムヒーターの変形、破壊のおそれが殆
どなくなり、極めて好ましいものである。このヒーター
ユニットは、ハニカムヒーターを金属質でフレキシブル
な保持部材を介してハウジングに保持する構造を有する
ものであり、ＳＡＥテクニカルペーパーシリーズ９４０
４６６にはまた電極構造をフレキシブルなものとし、更
にガス流れを限定するリングも記載されている。さら
に、ハニカムヒーターの下流側に着火触媒を配置するこ
とも記載されている。
【０００６】 従来の触媒コンバーターの構成例を、図
１９を用いて説明する。ハウジング１２、１４の内部に
は、ハニカムヒーター２０及び触媒要素３０が固定され
ている。具体的には、例えば、ハニカムヒーター２０
が、図示されていない保持部材によりハウジング１２に
固定されてヒーターユニットが形成され、同様に、触媒
要素３０が、図示されていない保持部材によりハウジン
グ１４に固定されて触媒ユニットが形成されている例を
挙げることができる。そして、触媒コンバーターを製造
する際に、ダクト１６、ヒーターユニット及び触媒ユニ
ットが固定される。
１９を用いて説明する。ハウジング１２、１４の内部に
は、ハニカムヒーター２０及び触媒要素３０が固定され
ている。具体的には、例えば、ハニカムヒーター２０
が、図示されていない保持部材によりハウジング１２に
固定されてヒーターユニットが形成され、同様に、触媒
要素３０が、図示されていない保持部材によりハウジン
グ１４に固定されて触媒ユニットが形成されている例を
挙げることができる。そして、触媒コンバーターを製造
する際に、ダクト１６、ヒーターユニット及び触媒ユニ
ットが固定される。
【０００７】 ハニカムヒーター２０を構成するハニカ
ム構造体２２、触媒要素３０を構成するハニカム構造体
３２には、それぞれ、流体が流れる方向に平行に、多数
の貫通孔が形成されている。内燃機関等の排気ガス等の
流体は、ダクト１６よりハニカムヒーター２０のハニカ
ム構造体２２の流入端面２２ｓに導かれ、貫通孔を通過
し、流出端面２２ｔより流出する。電極２８がハニカム
構造体２２に電力を供給し、流体は、ハニカム構造体２
２の貫通孔を通過する際に加熱される。
ム構造体２２、触媒要素３０を構成するハニカム構造体
３２には、それぞれ、流体が流れる方向に平行に、多数
の貫通孔が形成されている。内燃機関等の排気ガス等の
流体は、ダクト１６よりハニカムヒーター２０のハニカ
ム構造体２２の流入端面２２ｓに導かれ、貫通孔を通過
し、流出端面２２ｔより流出する。電極２８がハニカム
構造体２２に電力を供給し、流体は、ハニカム構造体２
２の貫通孔を通過する際に加熱される。
【０００８】 ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔか
ら流出した流体は、間隔Ｇを通過し、触媒要素３０のハ
ニカム構造体３２の流入端面３２ｓに導かれ、貫通孔を
通過し、流出端面３２ｔより流出する。ハニカム構造体
３２の貫通孔を形成するための隔壁の表面には、一般的
には、触媒組成物が被覆されているので、触媒組成物に
含まれる貴金属等の活性成分が排気ガス中の窒素酸化
物、一酸化炭素、炭化水素等の汚染物質を酸化又は還元
することにより除去する。自動車エンジンが始動する際
など、排気ガスが暖まっていない場合などでは、触媒要
素３０の触媒組成物が活性化せず、排気ガス中の汚染物
質を除去することができない。そこで、ハニカムヒータ
ー２０が排気ガスを触媒組成物の着火温度以上に加熱し
て、触媒組成物が活性化し、排気ガス中の汚染物質の除
去効率が向上する。
ら流出した流体は、間隔Ｇを通過し、触媒要素３０のハ
ニカム構造体３２の流入端面３２ｓに導かれ、貫通孔を
通過し、流出端面３２ｔより流出する。ハニカム構造体
３２の貫通孔を形成するための隔壁の表面には、一般的
には、触媒組成物が被覆されているので、触媒組成物に
含まれる貴金属等の活性成分が排気ガス中の窒素酸化
物、一酸化炭素、炭化水素等の汚染物質を酸化又は還元
することにより除去する。自動車エンジンが始動する際
など、排気ガスが暖まっていない場合などでは、触媒要
素３０の触媒組成物が活性化せず、排気ガス中の汚染物
質を除去することができない。そこで、ハニカムヒータ
ー２０が排気ガスを触媒組成物の着火温度以上に加熱し
て、触媒組成物が活性化し、排気ガス中の汚染物質の除
去効率が向上する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 従来の触媒コンバー
ターにおいて、ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓの
径Ｄ2 は、ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔの径Ｄ
1 とほぼ同じに形成されていた。触媒要素３０を構成す
るハニカム構造体３２は、触媒組成物を担持するための
表面積を確保し、所定の排気ガス浄化性能を得るため、
及び触媒の劣化検知を行なうためのＯ2 ストレージ（保
持）能力を得るために、ある程度以上の体積が要求され
る。一方において、触媒コンバーターは内燃機関の性能
を損なわないよう、また排気ガスなどの流体がハニカム
構造体３２を通過する際の圧力損失をできるだけ小さく
するよう要求されている。これらの要求を満たすために
は、触媒要素３０を構成するハニカム構造体３２の径Ｄ
2 をできるだけ大きくし、軸方向の長さＬ2 をできるだ
け小さくすることが好ましいが、この場合には、ハニカ
ムヒーター２０のハニカム構造体２２の径Ｄ1 もそれに
つれて大きくなり、その結果、ハニカム構造体２２の耐
振性が低くなり、高負荷運転時の振動等により、ハニカ
ム構造体２２が最悪の場合、破断する危険があった。
ターにおいて、ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓの
径Ｄ2 は、ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔの径Ｄ
1 とほぼ同じに形成されていた。触媒要素３０を構成す
るハニカム構造体３２は、触媒組成物を担持するための
表面積を確保し、所定の排気ガス浄化性能を得るため、
及び触媒の劣化検知を行なうためのＯ2 ストレージ（保
持）能力を得るために、ある程度以上の体積が要求され
る。一方において、触媒コンバーターは内燃機関の性能
を損なわないよう、また排気ガスなどの流体がハニカム
構造体３２を通過する際の圧力損失をできるだけ小さく
するよう要求されている。これらの要求を満たすために
は、触媒要素３０を構成するハニカム構造体３２の径Ｄ
2 をできるだけ大きくし、軸方向の長さＬ2 をできるだ
け小さくすることが好ましいが、この場合には、ハニカ
ムヒーター２０のハニカム構造体２２の径Ｄ1 もそれに
つれて大きくなり、その結果、ハニカム構造体２２の耐
振性が低くなり、高負荷運転時の振動等により、ハニカ
ム構造体２２が最悪の場合、破断する危険があった。
【００１０】 そのハニカムヒーター２０への供給電源
として、内燃機関に付帯する発電機（オルタネーター）
を使用する場合には、その出力電圧の特性上、ハニカム
ヒーター２０に通常２００ｍΩ以上の高抵抗を要求され
ており、この場合には、高い抵抗値を得る必要上、ハニ
カム構造体２２の長さＬ1 は小さく、又、ハニカム構造
体２２に挿入されるスリットの本数も多くなり、前述の
耐振性の懸念がより一層高くなっていた。また、ハニカ
ム構造体２２の耐振性の観点より、径Ｄ1 を小さくすれ
ば、それにつれてハニカム構造体３２の径Ｄ2 も小さく
なり、この場合は圧損が上昇し、内燃機関の出力特性が
低下するという問題が生じることになる。
として、内燃機関に付帯する発電機（オルタネーター）
を使用する場合には、その出力電圧の特性上、ハニカム
ヒーター２０に通常２００ｍΩ以上の高抵抗を要求され
ており、この場合には、高い抵抗値を得る必要上、ハニ
カム構造体２２の長さＬ1 は小さく、又、ハニカム構造
体２２に挿入されるスリットの本数も多くなり、前述の
耐振性の懸念がより一層高くなっていた。また、ハニカ
ム構造体２２の耐振性の観点より、径Ｄ1 を小さくすれ
ば、それにつれてハニカム構造体３２の径Ｄ2 も小さく
なり、この場合は圧損が上昇し、内燃機関の出力特性が
低下するという問題が生じることになる。
【００１１】 一方、従来の触媒コンバーターでは、電
気的にハニカム構造体２２を加熱することにより、ハニ
カム構造体２２を流れる流体を加熱し、その熱エネルギ
ーにより、ハニカム構造体３２を速やかに加熱させるこ
とを目的としていたため、ハニカム構造体２２と３２と
の間隔Ｇをできるだけ小さく形成していたが、この場合
には、ハニカムヒーター２０の外周部に排気ガスなどの
流体の流れない領域があること、及びハニカム構造体２
２の外周部にも電気的に発熱しない領域があるため、ハ
ニカム構造体３２の周辺部３３を流れる流体が、特に冷
間時の始動後において加熱されておらず、この領域の浄
化性能が充分発揮されないという問題があった。
気的にハニカム構造体２２を加熱することにより、ハニ
カム構造体２２を流れる流体を加熱し、その熱エネルギ
ーにより、ハニカム構造体３２を速やかに加熱させるこ
とを目的としていたため、ハニカム構造体２２と３２と
の間隔Ｇをできるだけ小さく形成していたが、この場合
には、ハニカムヒーター２０の外周部に排気ガスなどの
流体の流れない領域があること、及びハニカム構造体２
２の外周部にも電気的に発熱しない領域があるため、ハ
ニカム構造体３２の周辺部３３を流れる流体が、特に冷
間時の始動後において加熱されておらず、この領域の浄
化性能が充分発揮されないという問題があった。
【００１２】 また、ハニカム構造体２２の体積が大き
くなるに従って、ハニカム構造体２２の熱容量が大きく
なり、ハニカムヒーター２０の昇温が遅くなる。しか
し、ハニカムヒーターは速やかに昇温することが所望さ
れるので、ハニカム構造体２２の体積が小さくなること
が所望される。更に、自動車の排気系の設計の都合のた
め、ダクトの直径は小さく、一般的には、ハニカム構造
体２２の流入端面２２ｓの面積は、ダクト１６の流出端
面１６ｓの面積より大きくなる。すると、ハニカム構造
体２２の一部に流体が流入し、その部分が熱変形し易く
なる。これは、自動車が高速で走行する場合に、特に顕
著であり、排気ガスの速度、温度が共に上昇することに
起因する。そこで、ハニカム構造体２２の流入端面２２
ｓの面積は、ダクト１６の流出端面１６ｓの面積より若
干大きいことが所望される。しかしながら、ハニカム構
造体２２の体積、水平断面の面積を小さくした場合に
は、上記したように、ハニカム構造体３２における圧力
損失の問題が生じるので、ハニカム構造体２２を小型化
することが難しかった。
くなるに従って、ハニカム構造体２２の熱容量が大きく
なり、ハニカムヒーター２０の昇温が遅くなる。しか
し、ハニカムヒーターは速やかに昇温することが所望さ
れるので、ハニカム構造体２２の体積が小さくなること
が所望される。更に、自動車の排気系の設計の都合のた
め、ダクトの直径は小さく、一般的には、ハニカム構造
体２２の流入端面２２ｓの面積は、ダクト１６の流出端
面１６ｓの面積より大きくなる。すると、ハニカム構造
体２２の一部に流体が流入し、その部分が熱変形し易く
なる。これは、自動車が高速で走行する場合に、特に顕
著であり、排気ガスの速度、温度が共に上昇することに
起因する。そこで、ハニカム構造体２２の流入端面２２
ｓの面積は、ダクト１６の流出端面１６ｓの面積より若
干大きいことが所望される。しかしながら、ハニカム構
造体２２の体積、水平断面の面積を小さくした場合に
は、上記したように、ハニカム構造体３２における圧力
損失の問題が生じるので、ハニカム構造体２２を小型化
することが難しかった。
【００１３】 また、従来の触媒コンバーターでは、ハ
ニカム構造体２２の流出端面２２ｔから流出し、ハニカ
ム構造体３２の流入端面３２ｓに流入するまでの間に、
排気ガス等の流体が冷却すること、即ち、熱損失を防止
するため、ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔとハニ
カム構造体３２の流入端面３２ｓとの間隔Ｇを小さくし
ていた。例えば、本出願人が先に出願した特願平６−１
３４７０１号に記載するハニカム構造体２２では、軸方
向の長さＬ1 が、５mm〜２０mmであり、その体積が３０
ｃｍ3 〜１５０ｃｍ3 であるものが好ましく用いられる
が、このようなハニカム構造体２２を用いた場合には、
一般的には、間隔Ｇは１０ｍｍより小さく、典型的には
５〜８ｍｍに定められていた。なお、特願平６−１３４
７０１号では、ハニカム構造体２２の流入端面２２ｓと
ダクト１６の流出端面１６ｓとの距離は、３ｍｍ以下が
好ましいとされている。
ニカム構造体２２の流出端面２２ｔから流出し、ハニカ
ム構造体３２の流入端面３２ｓに流入するまでの間に、
排気ガス等の流体が冷却すること、即ち、熱損失を防止
するため、ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔとハニ
カム構造体３２の流入端面３２ｓとの間隔Ｇを小さくし
ていた。例えば、本出願人が先に出願した特願平６−１
３４７０１号に記載するハニカム構造体２２では、軸方
向の長さＬ1 が、５mm〜２０mmであり、その体積が３０
ｃｍ3 〜１５０ｃｍ3 であるものが好ましく用いられる
が、このようなハニカム構造体２２を用いた場合には、
一般的には、間隔Ｇは１０ｍｍより小さく、典型的には
５〜８ｍｍに定められていた。なお、特願平６−１３４
７０１号では、ハニカム構造体２２の流入端面２２ｓと
ダクト１６の流出端面１６ｓとの距離は、３ｍｍ以下が
好ましいとされている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】 そこで、本発明の第１
の側面では、ハニカムヒーター２０のハニカム構造体２
２の水平断面の面積を、ハニカム構造体３２の水平断面
の面積よりも小さくすることにより、ハニカム構造体３
２での圧力損失の増加を招くことなく、ハニカム構造体
の耐久性、特に長期間に及ぶ振動に対する耐性を向上す
ることとした。また、ハニカム構造体２２の水平断面の
面積を小さくすることにより熱容量も小さくなり、ハニ
カム構造体２２が短時間で昇温することができるように
なった。また、本発明の第２及び第３の側面では、ハニ
カム構造体２２の水平断面の面積を小さくすることによ
り、ハニカム構造体３２の周辺部３３がより加熱しにく
くなるため、従来より、ハニカムヒーター２０と触媒要
素３０との間隔を大きく形成し、ハニカム構造体３２の
全体が均一に発熱するようにした。この場合、ハニカム
構造体２２の昇温性が良くなっているため、間隔が広く
なってもハニカム構造体３２の温度上昇特性が損なわれ
ることはない。
の側面では、ハニカムヒーター２０のハニカム構造体２
２の水平断面の面積を、ハニカム構造体３２の水平断面
の面積よりも小さくすることにより、ハニカム構造体３
２での圧力損失の増加を招くことなく、ハニカム構造体
の耐久性、特に長期間に及ぶ振動に対する耐性を向上す
ることとした。また、ハニカム構造体２２の水平断面の
面積を小さくすることにより熱容量も小さくなり、ハニ
カム構造体２２が短時間で昇温することができるように
なった。また、本発明の第２及び第３の側面では、ハニ
カム構造体２２の水平断面の面積を小さくすることによ
り、ハニカム構造体３２の周辺部３３がより加熱しにく
くなるため、従来より、ハニカムヒーター２０と触媒要
素３０との間隔を大きく形成し、ハニカム構造体３２の
全体が均一に発熱するようにした。この場合、ハニカム
構造体２２の昇温性が良くなっているため、間隔が広く
なってもハニカム構造体３２の温度上昇特性が損なわれ
ることはない。
【００１５】 即ち、本発明の第１の側面によれば、ハ
ウジングと、当該ハウジングの内部に固定されたハニカ
ムヒーターと、当該ハウジングの内部に固定され、か
つ、当該ハニカムヒーターの下流に配置された触媒要素
とを有する触媒コンバーターであって、当該ハニカムヒ
ーターは、多数の第１貫通孔を形成するための第１隔壁
を有する金属質の第１ハニカム構造体と、当該第１ハニ
カム構造体に通電するための少なくとも１つの電極とを
有し、当該第１ハニカム構造体は、流体が当該第１貫通
孔に流入する第１流入端面と、流体が当該第１貫通孔よ
り流出する第１流出端面とを有し、当該触媒要素は、多
数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を有する第２
ハニカム構造体と、当該第２ハニカム構造体に担持され
た触媒組成物とを有し、当該第２ハニカム構造体は、流
体が当該第２貫通孔に流入する第２流入端面と、流体が
当該第２貫通孔より流出する第２流出端面とを有し、当
該第２ハニカム構造体の当該第２流入端面の面積が、当
該第１ハニカム構造体の当該第１流出端面の面積の１．
２倍以上１０倍以下であることを特徴とする触媒コンバ
ーターが提供される。
ウジングと、当該ハウジングの内部に固定されたハニカ
ムヒーターと、当該ハウジングの内部に固定され、か
つ、当該ハニカムヒーターの下流に配置された触媒要素
とを有する触媒コンバーターであって、当該ハニカムヒ
ーターは、多数の第１貫通孔を形成するための第１隔壁
を有する金属質の第１ハニカム構造体と、当該第１ハニ
カム構造体に通電するための少なくとも１つの電極とを
有し、当該第１ハニカム構造体は、流体が当該第１貫通
孔に流入する第１流入端面と、流体が当該第１貫通孔よ
り流出する第１流出端面とを有し、当該触媒要素は、多
数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を有する第２
ハニカム構造体と、当該第２ハニカム構造体に担持され
た触媒組成物とを有し、当該第２ハニカム構造体は、流
体が当該第２貫通孔に流入する第２流入端面と、流体が
当該第２貫通孔より流出する第２流出端面とを有し、当
該第２ハニカム構造体の当該第２流入端面の面積が、当
該第１ハニカム構造体の当該第１流出端面の面積の１．
２倍以上１０倍以下であることを特徴とする触媒コンバ
ーターが提供される。
【００１６】 また、本発明によれば、当該第２ハニカ
ム構造体の当該第２流入端面の面積が、当該第１ハニカ
ム構造体の当該第１流出端面の面積の１．３倍以上５倍
以下であることが好ましい。更に、当該第２ハニカム構
造体の当該第２流入端面の面積が、当該第１ハニカム構
造体の当該第１流出端面の面積の１．４倍以上３倍以下
であることが好ましい。更にまた、当該電極の軸方向
と、当該第１ハニカム構造体の軸方向とのなす角度が、
９０度以上１７０度以下であることが好ましい。また、
当該第１ハニカム構造体の軸方向と、当該電極の軸方向
とのなす当該角度が、１２０度以上１５０度以下である
ことが好ましい。更に、当該第１ハニカム構造体の当該
第１流出端面の面積が６４ｃｍ2 以下であることが好ま
しい。更にまた、当該第１ハニカム構造体の当該第１流
出端面の面積が４５ｃｍ2 以下であることが好ましい。
ム構造体の当該第２流入端面の面積が、当該第１ハニカ
ム構造体の当該第１流出端面の面積の１．３倍以上５倍
以下であることが好ましい。更に、当該第２ハニカム構
造体の当該第２流入端面の面積が、当該第１ハニカム構
造体の当該第１流出端面の面積の１．４倍以上３倍以下
であることが好ましい。更にまた、当該電極の軸方向
と、当該第１ハニカム構造体の軸方向とのなす角度が、
９０度以上１７０度以下であることが好ましい。また、
当該第１ハニカム構造体の軸方向と、当該電極の軸方向
とのなす当該角度が、１２０度以上１５０度以下である
ことが好ましい。更に、当該第１ハニカム構造体の当該
第１流出端面の面積が６４ｃｍ2 以下であることが好ま
しい。更にまた、当該第１ハニカム構造体の当該第１流
出端面の面積が４５ｃｍ2 以下であることが好ましい。
【００１７】 また、本発明の第２の側面によれば、ハ
ウジングと、当該ハウジングの内部に固定されたハニカ
ムヒーターと、当該ハウジングの内部に固定され、か
つ、当該ハニカムヒーターの下流に配置された触媒要素
とを有する触媒コンバーターであって、当該ハニカムヒ
ーターは、多数の第１貫通孔を形成するための第１隔壁
を有する金属質の第１ハニカム構造体と、当該第１ハニ
カム構造体に通電するための少なくとも１つの電極とを
有し、当該第１ハニカム構造体は、流体が当該第１貫通
孔に流入する第１流入端面と、流体が当該第１貫通孔よ
り流出する第１流出端面とを有し、当該触媒要素は、多
数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を有する第２
ハニカム構造体と、当該第２ハニカム構造体に担持され
た触媒組成物とを有し、当該第２ハニカム構造体は、流
体が当該第２貫通孔に流入する第２流入端面と、流体が
当該第２貫通孔より流出する第２流出端面とを有し、Ｄ
1 に対するＧの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．１３以上０．６５
以下であること（ここで、Ｇとは、当該第１ハニカム構
造体の当該第１流出端面と当該第２ハニカム構造体の当
該第２流入端面との間隔をいい、Ｄ1 とは、当該第１ハ
ニカム構造体の当該第１流出端面の径をいう）を特徴と
する触媒コンバーターが提供される。また、当該径Ｄ1
に対する当該間隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．２６以上
０．４０以下であることが好ましい。
ウジングと、当該ハウジングの内部に固定されたハニカ
ムヒーターと、当該ハウジングの内部に固定され、か
つ、当該ハニカムヒーターの下流に配置された触媒要素
とを有する触媒コンバーターであって、当該ハニカムヒ
ーターは、多数の第１貫通孔を形成するための第１隔壁
を有する金属質の第１ハニカム構造体と、当該第１ハニ
カム構造体に通電するための少なくとも１つの電極とを
有し、当該第１ハニカム構造体は、流体が当該第１貫通
孔に流入する第１流入端面と、流体が当該第１貫通孔よ
り流出する第１流出端面とを有し、当該触媒要素は、多
数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を有する第２
ハニカム構造体と、当該第２ハニカム構造体に担持され
た触媒組成物とを有し、当該第２ハニカム構造体は、流
体が当該第２貫通孔に流入する第２流入端面と、流体が
当該第２貫通孔より流出する第２流出端面とを有し、Ｄ
1 に対するＧの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．１３以上０．６５
以下であること（ここで、Ｇとは、当該第１ハニカム構
造体の当該第１流出端面と当該第２ハニカム構造体の当
該第２流入端面との間隔をいい、Ｄ1 とは、当該第１ハ
ニカム構造体の当該第１流出端面の径をいう）を特徴と
する触媒コンバーターが提供される。また、当該径Ｄ1
に対する当該間隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．２６以上
０．４０以下であることが好ましい。
【００１８】 更に、本発明の第３の側面によれば、ハ
ウジングと、当該ハウジングの内部に固定されたハニカ
ムヒーターと、当該ハウジングの内部に固定され、か
つ、当該ハニカムヒーターの下流に配置された触媒要素
とを有する触媒コンバーターであって、当該ハニカムヒ
ーターは、多数の第１貫通孔を形成するための第１隔壁
を有する金属質の第１ハニカム構造体と、当該第１ハニ
カム構造体に通電するための少なくとも１つの電極とを
有し、当該第１ハニカム構造体は、流体が当該第１貫通
孔に流入する第１流入端面と、流体が当該第１貫通孔よ
り流出する第１流出端面とを有し、当該触媒要素は、多
数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を有する第２
ハニカム構造体と、当該第２ハニカム構造体に担持され
た触媒組成物とを有し、当該第２ハニカム構造体は、流
体が当該第２貫通孔に流入する第２流入端面と、流体が
当該第２貫通孔より流出する第２流出端面とを有し、Ｌ
1 に対するＧの比（Ｇ／Ｌ1 ）が０．９以上６．７以下
であること（ここで、Ｇとは、当該第１ハニカム構造体
の当該第１流出端面と当該第２ハニカム構造体の当該第
２流入端面との間隔をいい、Ｌ1 とは、当該第１ハニカ
ム構造体の軸方向の長さをいう）を特徴とする触媒コン
バーターが提供される。
ウジングと、当該ハウジングの内部に固定されたハニカ
ムヒーターと、当該ハウジングの内部に固定され、か
つ、当該ハニカムヒーターの下流に配置された触媒要素
とを有する触媒コンバーターであって、当該ハニカムヒ
ーターは、多数の第１貫通孔を形成するための第１隔壁
を有する金属質の第１ハニカム構造体と、当該第１ハニ
カム構造体に通電するための少なくとも１つの電極とを
有し、当該第１ハニカム構造体は、流体が当該第１貫通
孔に流入する第１流入端面と、流体が当該第１貫通孔よ
り流出する第１流出端面とを有し、当該触媒要素は、多
数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を有する第２
ハニカム構造体と、当該第２ハニカム構造体に担持され
た触媒組成物とを有し、当該第２ハニカム構造体は、流
体が当該第２貫通孔に流入する第２流入端面と、流体が
当該第２貫通孔より流出する第２流出端面とを有し、Ｌ
1 に対するＧの比（Ｇ／Ｌ1 ）が０．９以上６．７以下
であること（ここで、Ｇとは、当該第１ハニカム構造体
の当該第１流出端面と当該第２ハニカム構造体の当該第
２流入端面との間隔をいい、Ｌ1 とは、当該第１ハニカ
ム構造体の軸方向の長さをいう）を特徴とする触媒コン
バーターが提供される。
【００１９】 また、本発明によれば、当該長さＬ1 に
対する当該間隔Ｇの比（Ｇ／Ｌ1 ）が１．３以上５．３
以下であることが好ましい。更に、当該間隔Ｇが、１０
ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。更にま
た、当該間隔Ｇが、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であるこ
とが好ましい。また、当該第１ハニカム構造体の当該第
１流入端面に流体を導くためのダクトを有し、当該第１
ハニカム構造体の当該第１流入端面の面積が当該ダクト
の第３流出端面の面積の１倍以上３倍以下であることが
好ましい。
対する当該間隔Ｇの比（Ｇ／Ｌ1 ）が１．３以上５．３
以下であることが好ましい。更に、当該間隔Ｇが、１０
ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。更にま
た、当該間隔Ｇが、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であるこ
とが好ましい。また、当該第１ハニカム構造体の当該第
１流入端面に流体を導くためのダクトを有し、当該第１
ハニカム構造体の当該第１流入端面の面積が当該ダクト
の第３流出端面の面積の１倍以上３倍以下であることが
好ましい。
【００２０】 更に、当該第１ハニカム構造体の当該第
１流入端面の面積が当該ダクトの当該第３流出端面の面
積の１倍以上２倍以下であることが好ましい。更にま
た、当該第１ハニカム構造体の軸方向の当該長さＬ1 が
５〜１５ｍｍであることが好ましい。更に、当該第１ハ
ニカム構造体が、押出成形された成形体を焼結すること
により得られたことが好ましい。更にまた、当該第２ハ
ニカム構造体がセラミック製であることが好ましい。
１流入端面の面積が当該ダクトの当該第３流出端面の面
積の１倍以上２倍以下であることが好ましい。更にま
た、当該第１ハニカム構造体の軸方向の当該長さＬ1 が
５〜１５ｍｍであることが好ましい。更に、当該第１ハ
ニカム構造体が、押出成形された成形体を焼結すること
により得られたことが好ましい。更にまた、当該第２ハ
ニカム構造体がセラミック製であることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】 本発明では、ハニカム構造体２
２を含めたハニカムヒーター２０そのもの、ハニカム構
造体３２を含めた触媒要素３０そのものは、従来と同様
のものを用いることができる。図１は、本発明の触媒コ
ンバーターの一例を示す構成説明図である。本発明の触
媒コンバーターは、ハウジング１２と、ハウジング１２
の内部に固定されたハニカムヒーター２０と、ハウジン
グ１２の内部に固定されかつハニカムヒーター２０の下
流に配置された触媒要素３０とを有するものである。ハ
ニカムヒーター２０は、多数の第１貫通孔を形成するた
めの第１隔壁を有する金属質の第１ハニカム構造体２２
と、第１ハニカム構造体２２に通電するための少なくと
も１つの電極２８とを有する。ここで、第１ハニカム構
造体２２は、排気ガスなどの流体が第１貫通孔に流入す
る第１流入端面２２ｓと、流体が第１貫通孔より流出す
る第１流出端面２２ｔとを有する。
２を含めたハニカムヒーター２０そのもの、ハニカム構
造体３２を含めた触媒要素３０そのものは、従来と同様
のものを用いることができる。図１は、本発明の触媒コ
ンバーターの一例を示す構成説明図である。本発明の触
媒コンバーターは、ハウジング１２と、ハウジング１２
の内部に固定されたハニカムヒーター２０と、ハウジン
グ１２の内部に固定されかつハニカムヒーター２０の下
流に配置された触媒要素３０とを有するものである。ハ
ニカムヒーター２０は、多数の第１貫通孔を形成するた
めの第１隔壁を有する金属質の第１ハニカム構造体２２
と、第１ハニカム構造体２２に通電するための少なくと
も１つの電極２８とを有する。ここで、第１ハニカム構
造体２２は、排気ガスなどの流体が第１貫通孔に流入す
る第１流入端面２２ｓと、流体が第１貫通孔より流出す
る第１流出端面２２ｔとを有する。
【００２２】 一方、ハウジング１２の内部に固定され
かつハニカムヒーター２０の下流に配置された触媒要素
３０は、多数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を
有する第２ハニカム構造体３２と、第２ハニカム構造体
３２に担持された触媒組成物とを有するものであり、こ
の第２ハニカム構造体３２は、排気ガスなどの流体が第
２貫通孔に流入する第２流入端面３２ｓと、流体が第２
貫通孔より流出する第２流出端面３２ｔとを有する。
かつハニカムヒーター２０の下流に配置された触媒要素
３０は、多数の第２貫通孔を形成するための第２隔壁を
有する第２ハニカム構造体３２と、第２ハニカム構造体
３２に担持された触媒組成物とを有するものであり、こ
の第２ハニカム構造体３２は、排気ガスなどの流体が第
２貫通孔に流入する第２流入端面３２ｓと、流体が第２
貫通孔より流出する第２流出端面３２ｔとを有する。
【００２３】 本発明の第１の側面では、ハニカム構造
体３２の水平断面と比較して、ハニカム構造体２２の水
平断面の面積を小さくした。具体的には、ハニカム構造
体３２の流入端面３２ｓの面積が、ハニカム構造体２２
の流出端面２２ｔの面積の１．２倍以上１０倍以下であ
り、好ましくは１．３倍以上５倍以下であり、更に好ま
しくは１．４倍以上３倍以下である。ハニカム構造体３
２の流入端面３２ｓの面積がハニカム構造体２２の流出
端面２２ｔの面積の１．２倍より小さい場合には、ハニ
カム構造体３２の軸方向の長さＬ2 が長くなり、排気ガ
スなどの流体が通過する際の圧力損失が増加する。一
方、ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓの面積がハニ
カム構造体２２の流出端面２２ｔの面積の１０倍より大
きい場合には、即ち、ハニカム構造体３２の径Ｄ2 がハ
ニカム構造体２２の径より３倍以上大きい場合には、ハ
ニカムヒーター２０で加熱された排気ガスがハニカム構
造体３２の周辺部３３を通過せず、周辺部３３に担持さ
れる触媒組成物が有効に活用できない。本発明では、ハ
ニカム構造体２２の径が小さくなるので、耐久性、特に
長期間に及ぶ振動に対する耐性を向上させることができ
る。また、ハニカム構造体２２の熱容量が小さくなるの
で、ハニカム構造体２２に電力を供給してから、短時間
で昇温することができる。
体３２の水平断面と比較して、ハニカム構造体２２の水
平断面の面積を小さくした。具体的には、ハニカム構造
体３２の流入端面３２ｓの面積が、ハニカム構造体２２
の流出端面２２ｔの面積の１．２倍以上１０倍以下であ
り、好ましくは１．３倍以上５倍以下であり、更に好ま
しくは１．４倍以上３倍以下である。ハニカム構造体３
２の流入端面３２ｓの面積がハニカム構造体２２の流出
端面２２ｔの面積の１．２倍より小さい場合には、ハニ
カム構造体３２の軸方向の長さＬ2 が長くなり、排気ガ
スなどの流体が通過する際の圧力損失が増加する。一
方、ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓの面積がハニ
カム構造体２２の流出端面２２ｔの面積の１０倍より大
きい場合には、即ち、ハニカム構造体３２の径Ｄ2 がハ
ニカム構造体２２の径より３倍以上大きい場合には、ハ
ニカムヒーター２０で加熱された排気ガスがハニカム構
造体３２の周辺部３３を通過せず、周辺部３３に担持さ
れる触媒組成物が有効に活用できない。本発明では、ハ
ニカム構造体２２の径が小さくなるので、耐久性、特に
長期間に及ぶ振動に対する耐性を向上させることができ
る。また、ハニカム構造体２２の熱容量が小さくなるの
で、ハニカム構造体２２に電力を供給してから、短時間
で昇温することができる。
【００２４】 具体的には、ハニカム構造体２２の流出
端面２２ｔの面積が６４ｃｍ2 以下であることが好まし
い。流出端面２２ｔが円形状を有する場合には、直径が
９０ｍｍ以下に相当する。ハニカム構造体２２の流出端
面２２ｔの面積が４５ｃｍ2 以下であることが更に好ま
しい。流出端面２２ｔが円形状を有する場合には、直径
が７６ｍｍ以下に相当する。また、ハニカム構造体３２
の水平断面の面積の平均が、ハニカム構造体２２の水平
断面の面積の１．２倍以上１０倍以下であることが好ま
しく、更に好ましくは１．３倍以上５倍以下であり、更
になお好ましくは１．４倍以上３倍以下である。なお、
ハニカム構造体２２、３２の水平断面とは、ハニカム構
造体２２、３２の軸方向２０ａと垂直な断面をいう。ハ
ニカム構造体２２、３２の水平断面は、それぞれ、流入
端面２２ｓ、３２ｓ、流出端面２２ｔ、３２ｔと平行に
形成されることが多い。ハニカム構造体２２の水平断面
の面積の平均が６４ｃｍ2 以下であることが好ましく、
４５ｃｍ2 以下であることが更に好ましい。
端面２２ｔの面積が６４ｃｍ2 以下であることが好まし
い。流出端面２２ｔが円形状を有する場合には、直径が
９０ｍｍ以下に相当する。ハニカム構造体２２の流出端
面２２ｔの面積が４５ｃｍ2 以下であることが更に好ま
しい。流出端面２２ｔが円形状を有する場合には、直径
が７６ｍｍ以下に相当する。また、ハニカム構造体３２
の水平断面の面積の平均が、ハニカム構造体２２の水平
断面の面積の１．２倍以上１０倍以下であることが好ま
しく、更に好ましくは１．３倍以上５倍以下であり、更
になお好ましくは１．４倍以上３倍以下である。なお、
ハニカム構造体２２、３２の水平断面とは、ハニカム構
造体２２、３２の軸方向２０ａと垂直な断面をいう。ハ
ニカム構造体２２、３２の水平断面は、それぞれ、流入
端面２２ｓ、３２ｓ、流出端面２２ｔ、３２ｔと平行に
形成されることが多い。ハニカム構造体２２の水平断面
の面積の平均が６４ｃｍ2 以下であることが好ましく、
４５ｃｍ2 以下であることが更に好ましい。
【００２５】 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、ハニカム
ヒーター２０のハニカム構造体２２の一実施態様を示す
説明図である。ハニカム構造体２２は、従来と同様のも
のを用いることができる。ハニカム構造体２２には、特
開平３−２９５１８４号公報などに示すように、電流を
遮るためにスリット２３が形成されている。図２（ｂ）
では、スリット２３は、ハニカム構造体２２の軸方向２
０ａと平行に形成されているが、必ずしも平行に形成さ
れている必要はない。また、スリットの代わりに、絶縁
材料により電流を遮ってもよい。
ヒーター２０のハニカム構造体２２の一実施態様を示す
説明図である。ハニカム構造体２２は、従来と同様のも
のを用いることができる。ハニカム構造体２２には、特
開平３−２９５１８４号公報などに示すように、電流を
遮るためにスリット２３が形成されている。図２（ｂ）
では、スリット２３は、ハニカム構造体２２の軸方向２
０ａと平行に形成されているが、必ずしも平行に形成さ
れている必要はない。また、スリットの代わりに、絶縁
材料により電流を遮ってもよい。
【００２６】 ハニカム構造体２２の外周面などには、
電力を供給するための電極２８が少なくとも１個接続さ
れる。なお、ここでいう電極とは、当該ヒーターに電圧
をかけるための端子の総称を意味し、アース等の端子を
含む。電極２８は、プレート２６等によりハニカム構造
体に電気的に接続される。ハニカム構造体２２の外周面
２２ａを一周するように、溝２４が形成されている。ハ
ニカム構造体２２をハウジング１２に固定するための保
持部材の端部が溝２４の形状に相補う形状を有する。溝
２４は、焼結されたハニカム構造体２２に円筒研削加工
を施すことによって得ることができる。あるいは、粉末
冶金で押出し成形する場合には、ハニカム構造体の成形
体に対して、予め同様の方法で加工してもよい。
電力を供給するための電極２８が少なくとも１個接続さ
れる。なお、ここでいう電極とは、当該ヒーターに電圧
をかけるための端子の総称を意味し、アース等の端子を
含む。電極２８は、プレート２６等によりハニカム構造
体に電気的に接続される。ハニカム構造体２２の外周面
２２ａを一周するように、溝２４が形成されている。ハ
ニカム構造体２２をハウジング１２に固定するための保
持部材の端部が溝２４の形状に相補う形状を有する。溝
２４は、焼結されたハニカム構造体２２に円筒研削加工
を施すことによって得ることができる。あるいは、粉末
冶金で押出し成形する場合には、ハニカム構造体の成形
体に対して、予め同様の方法で加工してもよい。
【００２７】 図１の構成例からわかるように、本発明
の第２及び第３の側面では、従来と比較して、ハニカム
構造体２２の流出端面２２ｔとハニカム構造体３２の流
入端面３２ｓとの間隔Ｇを大きく形成した。本発明の触
媒コンバーターでは、間隔Ｇは１０ｍｍ以上５０ｍｍ以
下であることが好ましく、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下で
あることが更に好ましい。この範囲において、排気ガス
の熱損失とハニカム構造体３２の周辺部の昇温特性との
バランスを取ることができるからである。即ち、間隔Ｇ
が１０ｍｍより大きいと、ハニカムヒーター２０で加熱
された排気ガスが、ハニカム構造体３２の流入端面３２
ｓに流入するまでに、ハニカム構造体２２の軸方向２０
ａと垂直な径方向に拡がることができ、ハニカム構造体
３２の周辺部３３も速やかに加熱することができ、ハニ
カム構造体３２の周辺部３３の応答性が改善する。ま
た、間隔Ｇが５０ｍｍ以下の場合、排気ガスの熱損失が
ある程度防止できる。
の第２及び第３の側面では、従来と比較して、ハニカム
構造体２２の流出端面２２ｔとハニカム構造体３２の流
入端面３２ｓとの間隔Ｇを大きく形成した。本発明の触
媒コンバーターでは、間隔Ｇは１０ｍｍ以上５０ｍｍ以
下であることが好ましく、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下で
あることが更に好ましい。この範囲において、排気ガス
の熱損失とハニカム構造体３２の周辺部の昇温特性との
バランスを取ることができるからである。即ち、間隔Ｇ
が１０ｍｍより大きいと、ハニカムヒーター２０で加熱
された排気ガスが、ハニカム構造体３２の流入端面３２
ｓに流入するまでに、ハニカム構造体２２の軸方向２０
ａと垂直な径方向に拡がることができ、ハニカム構造体
３２の周辺部３３も速やかに加熱することができ、ハニ
カム構造体３２の周辺部３３の応答性が改善する。ま
た、間隔Ｇが５０ｍｍ以下の場合、排気ガスの熱損失が
ある程度防止できる。
【００２８】 ここで、ハニカム構造体２２から流出し
た排気ガスが、ハニカム構造体３２に流入するまでに、
ハニカム構造体２２の軸方向２０ａと垂直な径方向にど
れだけ拡がることができるかは、ハニカム構造体２２の
流出端面２２ｔの直径Ｄ1 に対する間隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ
1 ）に依存する。そこで、本発明の第２の側面では、ハ
ニカム構造体２２の流出端面２２ｔの径Ｄ1 に対する間
隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ1 ）を０．１３以上０．８３以下とし
た。この範囲は、Ｄ1 が７７ｍｍの場合において間隔Ｇ
が１０ｍｍ以上、Ｄ1 が６０ｍｍの場合において間隔Ｇ
が５０ｍｍ以下であることに相当する。また、径Ｄ1 に
対する間隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．２６以上０．６７
以下であることが好ましい。この範囲は、Ｄ1 が７７ｍ
ｍの場合において間隔Ｇが２０ｍｍ以上、Ｄ1 が６０ｍ
ｍの場合において間隔Ｇが４０ｍｍ以下であることに相
当する。
た排気ガスが、ハニカム構造体３２に流入するまでに、
ハニカム構造体２２の軸方向２０ａと垂直な径方向にど
れだけ拡がることができるかは、ハニカム構造体２２の
流出端面２２ｔの直径Ｄ1 に対する間隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ
1 ）に依存する。そこで、本発明の第２の側面では、ハ
ニカム構造体２２の流出端面２２ｔの径Ｄ1 に対する間
隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ1 ）を０．１３以上０．８３以下とし
た。この範囲は、Ｄ1 が７７ｍｍの場合において間隔Ｇ
が１０ｍｍ以上、Ｄ1 が６０ｍｍの場合において間隔Ｇ
が５０ｍｍ以下であることに相当する。また、径Ｄ1 に
対する間隔Ｇの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．２６以上０．６７
以下であることが好ましい。この範囲は、Ｄ1 が７７ｍ
ｍの場合において間隔Ｇが２０ｍｍ以上、Ｄ1 が６０ｍ
ｍの場合において間隔Ｇが４０ｍｍ以下であることに相
当する。
【００２９】 また、ハニカム構造体２２から流出した
排気ガスが、ハニカム構造体３２に流入するまでに、ハ
ニカム構造体２２の軸方向２０ａと垂直な径方向にどれ
だけ拡がることができるかは、ハニカム構造体２２の軸
方向２０ａの長さＬ1 にも依存する。ハニカム構造体２
２の長さＬ1 が大きい場合には、排気ガス等の流体がハ
ニカム構造体２２の貫通孔を通過する際に、流体がハニ
カム構造体２２の軸方向２０ａに流れるように方向性が
揃えられるからである。これは、流体の速度が速い場合
に、特に顕著である。
排気ガスが、ハニカム構造体３２に流入するまでに、ハ
ニカム構造体２２の軸方向２０ａと垂直な径方向にどれ
だけ拡がることができるかは、ハニカム構造体２２の軸
方向２０ａの長さＬ1 にも依存する。ハニカム構造体２
２の長さＬ1 が大きい場合には、排気ガス等の流体がハ
ニカム構造体２２の貫通孔を通過する際に、流体がハニ
カム構造体２２の軸方向２０ａに流れるように方向性が
揃えられるからである。これは、流体の速度が速い場合
に、特に顕著である。
【００３０】 本発明の第３の側面では、ハニカム構造
体２２の軸方向２０ａの長さＬ1 に対する間隔Ｇの比
（Ｇ／Ｌ1 ）が０．９以上６．７以下である。これは、
ハニカム構造体２２の軸方向２０ａの長さＬ1 が１１ｍ
ｍの場合に、間隔Ｇが１０ｍｍ以上、長さＬ1 が７．５
ｍｍの場合に、間隔Ｇが５０ｍｍ以下であることに相当
する。また、ハニカム構造体２２の軸方向２０ａの長さ
Ｌ1 に対する間隔Ｇの比（Ｇ／Ｌ1 ）が１．３以上５．
３以下であることが好ましい。これは、ハニカム構造体
２２の軸方向２０ａの長さＬ1 が１５ｍｍの場合に、間
隔Ｇが２０ｍｍ以上、長さＬ1 が７．５ｍｍの場合に、
間隔Ｇが４０ｍｍ以下であることに相当する。
体２２の軸方向２０ａの長さＬ1 に対する間隔Ｇの比
（Ｇ／Ｌ1 ）が０．９以上６．７以下である。これは、
ハニカム構造体２２の軸方向２０ａの長さＬ1 が１１ｍ
ｍの場合に、間隔Ｇが１０ｍｍ以上、長さＬ1 が７．５
ｍｍの場合に、間隔Ｇが５０ｍｍ以下であることに相当
する。また、ハニカム構造体２２の軸方向２０ａの長さ
Ｌ1 に対する間隔Ｇの比（Ｇ／Ｌ1 ）が１．３以上５．
３以下であることが好ましい。これは、ハニカム構造体
２２の軸方向２０ａの長さＬ1 が１５ｍｍの場合に、間
隔Ｇが２０ｍｍ以上、長さＬ1 が７．５ｍｍの場合に、
間隔Ｇが４０ｍｍ以下であることに相当する。
【００３１】 図１では、ハニカム構造体２２の上流に
ダクト１６が設けられている。流体が、ハニカム構造体
２２の流入端面２２ｓの全体に均一に流入するために、
ハニカム構造体２２の流入端面２２ｓの面積がダクト１
６の流出端面１６ｓの面積の１倍以上３倍以下であるこ
とが好ましく、１倍以上２倍以下であることが更に好ま
しく、１倍以上１．５倍以下であることが更になお好ま
しい。本発明では、ハニカム構造体２２の直径を小さく
することができるので、かかる構造が容易に達成するこ
とができるようになった。ハニカム構造体２２の軸方向
２０ａの長さＬ1 が５〜１５ｍｍであることが好まし
く、５〜１０ｍｍであることが更に好ましく、６〜９ｍ
ｍであることが更になお好ましい。
ダクト１６が設けられている。流体が、ハニカム構造体
２２の流入端面２２ｓの全体に均一に流入するために、
ハニカム構造体２２の流入端面２２ｓの面積がダクト１
６の流出端面１６ｓの面積の１倍以上３倍以下であるこ
とが好ましく、１倍以上２倍以下であることが更に好ま
しく、１倍以上１．５倍以下であることが更になお好ま
しい。本発明では、ハニカム構造体２２の直径を小さく
することができるので、かかる構造が容易に達成するこ
とができるようになった。ハニカム構造体２２の軸方向
２０ａの長さＬ1 が５〜１５ｍｍであることが好まし
く、５〜１０ｍｍであることが更に好ましく、６〜９ｍ
ｍであることが更になお好ましい。
【００３２】 図３は、本発明の触媒コンバーターの一
実施態様である。ハニカム構造体２２は、保持部材１３
によりハウジング１２に固定される。ハニカム構造体３
２とハウジング１４との間には、緩衝部材４０が設けら
れ、緩衝部材４０の両側では、リング形状の保持部材３
４により、ハニカム構造体３２がハウジング１４に固定
される。図１及び図３のハニカムヒーター２０では、電
極２８の軸方向と、ハニカム構造体２２の軸方向２０ａ
とのなす角度が９０度である。これに対して、図４のハ
ニカムヒーター２０では、この角度αが１３５度に定め
られている。本発明の第１の側面では、ハニカム構造体
３２の流入端面３２ｓの面積が、ハニカム構造体２２の
流出端面２２ｔの面積の１．２倍以上１０倍以下である
ので、ハニカム構造体２２の径が、ハニカム構造体３２
の径より小さくなることに伴って、電極２８の軸方向
が、９０度以上１７０度以下の角度αになるように設け
ることができるようになった。これにより、触媒コンバ
ーターの設計の自由度が増すとともに、触媒コンバータ
ーの搭載容積を小さくすることができるため、好まし
い。なお、プレート状の導電部材２６が、ハニカム構造
体２２と電極２８との導通を確保する。ハニカム構造体
２２の軸方向２０ａと電極２８の軸方向とのなす角度α
は９０度以上１７０度以下であることが好ましく、１２
０度以上１５０度以下であることが更に好ましい。
実施態様である。ハニカム構造体２２は、保持部材１３
によりハウジング１２に固定される。ハニカム構造体３
２とハウジング１４との間には、緩衝部材４０が設けら
れ、緩衝部材４０の両側では、リング形状の保持部材３
４により、ハニカム構造体３２がハウジング１４に固定
される。図１及び図３のハニカムヒーター２０では、電
極２８の軸方向と、ハニカム構造体２２の軸方向２０ａ
とのなす角度が９０度である。これに対して、図４のハ
ニカムヒーター２０では、この角度αが１３５度に定め
られている。本発明の第１の側面では、ハニカム構造体
３２の流入端面３２ｓの面積が、ハニカム構造体２２の
流出端面２２ｔの面積の１．２倍以上１０倍以下である
ので、ハニカム構造体２２の径が、ハニカム構造体３２
の径より小さくなることに伴って、電極２８の軸方向
が、９０度以上１７０度以下の角度αになるように設け
ることができるようになった。これにより、触媒コンバ
ーターの設計の自由度が増すとともに、触媒コンバータ
ーの搭載容積を小さくすることができるため、好まし
い。なお、プレート状の導電部材２６が、ハニカム構造
体２２と電極２８との導通を確保する。ハニカム構造体
２２の軸方向２０ａと電極２８の軸方向とのなす角度α
は９０度以上１７０度以下であることが好ましく、１２
０度以上１５０度以下であることが更に好ましい。
【００３３】 図５では、ハニカム構造体２２の水平断
面の形状が、いわゆる長円になっている。図６で、長円
６０は、一対の平行な直線６１と一対の円弧６２（典型
的には、半円である。）とが、これらの端部で交わった
形状を有する。長円におけるハニカム構造体２２の流出
端面２２ｔの径Ｄ1 は、一対の直線６１の間の距離、即
ち、短径Ｅ1 をいう。ハニカム構造体２２にスリット２
３を形成した場合には、ハニカム構造体２２の耐振性は
短径に依存するからである。
面の形状が、いわゆる長円になっている。図６で、長円
６０は、一対の平行な直線６１と一対の円弧６２（典型
的には、半円である。）とが、これらの端部で交わった
形状を有する。長円におけるハニカム構造体２２の流出
端面２２ｔの径Ｄ1 は、一対の直線６１の間の距離、即
ち、短径Ｅ1 をいう。ハニカム構造体２２にスリット２
３を形成した場合には、ハニカム構造体２２の耐振性は
短径に依存するからである。
【００３４】 図５では、ハニカム構造体３２の流入端
面３２ｓの径Ｄ2 は、ハニカム構造体２２の短径Ｅ1 よ
り長いのみならず、ハニカム構造体２２の長径Ｅ2 より
も長い。ただし、ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓ
の径Ｄ2 はハニカム構造体２２の長径Ｅ2 より短くても
よい。また、ダクト１６の流出端面の径は、ハニカム構
造体２２の短径Ｅ1 より短く、ハニカム構造体２２の長
径Ｅ2 よりも短い。ハニカム構造体２２の水平断面の形
状は、楕円であってもよい。楕円の場合も、楕円の短径
がハニカム構造体２２の流出端面２２ｔの径Ｄ1 とな
る。
面３２ｓの径Ｄ2 は、ハニカム構造体２２の短径Ｅ1 よ
り長いのみならず、ハニカム構造体２２の長径Ｅ2 より
も長い。ただし、ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓ
の径Ｄ2 はハニカム構造体２２の長径Ｅ2 より短くても
よい。また、ダクト１６の流出端面の径は、ハニカム構
造体２２の短径Ｅ1 より短く、ハニカム構造体２２の長
径Ｅ2 よりも短い。ハニカム構造体２２の水平断面の形
状は、楕円であってもよい。楕円の場合も、楕円の短径
がハニカム構造体２２の流出端面２２ｔの径Ｄ1 とな
る。
【００３５】 ハニカムヒーター２０におけるハニカム
構造体２２の機械的構造は、スリット２３を除いて、基
本的には、ハニカム構造体３２と同様である。ハニカム
構造体２２、３２の貫通孔の水平断面形状は特に限定さ
れないが、耐熱衝撃性の点から四角形や三角形の形状に
比して、六角形やそれ以上の多角形、コルゲート形等の
伸縮に対してフレキシブルな形状が好ましい。
構造体２２の機械的構造は、スリット２３を除いて、基
本的には、ハニカム構造体３２と同様である。ハニカム
構造体２２、３２の貫通孔の水平断面形状は特に限定さ
れないが、耐熱衝撃性の点から四角形や三角形の形状に
比して、六角形やそれ以上の多角形、コルゲート形等の
伸縮に対してフレキシブルな形状が好ましい。
【００３６】 ハニカム構造体２２、３２のセル密度、
即ち、貫通孔の密度についても特に限定されないが、熱
伝導効率、触媒浄化効率等の点で、１００〜８００セル
／インチ2 が好ましく、２００〜６００セル／インチ2
が更に好ましい。セル数が８００セル／インチ2 を超え
ると、特にハニカム構造体３２では、流体の圧力損失の
点で問題が生じる。ハニカム構造体２２、３２として
は、圧延した薄板（フォイル）に波型をつけて巻き上げ
るフォイル型、および粉末冶金押出し法による押出し型
の両者を用いることができるが、耐久性の点で押出し型
が好ましい。ハニカムヒーター２０においては、ハニカ
ム構造体２２の隔壁の表面に触媒組成物を被覆してもよ
い。また、ハニカム構造体２２とハニカム構造体３２の
間隔が従来よりも拡大されているため、排気ガスの熱損
失を出来るだけ防ぐ観点から、ハニカム構造体３２の壁
厚としては０．１４ｍｍ（５．５ミル）以下のできるだ
け熱容量の小さいものを使用し、ハニカム構造体３２の
昇温特性をできるだけ高めることが望ましい。
即ち、貫通孔の密度についても特に限定されないが、熱
伝導効率、触媒浄化効率等の点で、１００〜８００セル
／インチ2 が好ましく、２００〜６００セル／インチ2
が更に好ましい。セル数が８００セル／インチ2 を超え
ると、特にハニカム構造体３２では、流体の圧力損失の
点で問題が生じる。ハニカム構造体２２、３２として
は、圧延した薄板（フォイル）に波型をつけて巻き上げ
るフォイル型、および粉末冶金押出し法による押出し型
の両者を用いることができるが、耐久性の点で押出し型
が好ましい。ハニカムヒーター２０においては、ハニカ
ム構造体２２の隔壁の表面に触媒組成物を被覆してもよ
い。また、ハニカム構造体２２とハニカム構造体３２の
間隔が従来よりも拡大されているため、排気ガスの熱損
失を出来るだけ防ぐ観点から、ハニカム構造体３２の壁
厚としては０．１４ｍｍ（５．５ミル）以下のできるだ
け熱容量の小さいものを使用し、ハニカム構造体３２の
昇温特性をできるだけ高めることが望ましい。
【００３７】 ハニカム構造体２２の材質としては、通
電により発熱する金属であれば任意の材質が使用でき
る。自動車排気ガス等の高温に晒されるため、耐熱性、
耐酸化性の点から、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の合金が好まし
い。ハニカム構造体３２の材質としては、セラミックス
であってもよいし、金属であってもよい。ハニカム構造
体３２が金属質の場合には、ハニカム構造体２２と同様
の材質であってもよい。
電により発熱する金属であれば任意の材質が使用でき
る。自動車排気ガス等の高温に晒されるため、耐熱性、
耐酸化性の点から、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の合金が好まし
い。ハニカム構造体３２の材質としては、セラミックス
であってもよいし、金属であってもよい。ハニカム構造
体３２が金属質の場合には、ハニカム構造体２２と同様
の材質であってもよい。
【００３８】 ハニカム構造体２２、３２に担持される
触媒組成物は、大きな表面積を有する担体と、担体に担
持される触媒活性物質とを含有する。ここで、担体とし
ては、例えばγ−Ａｌ2 Ｏ3 系、ＴｉＯ2 系、ＳｉＯ2
−Ａｌ2 Ｏ3 系等やペロブスカイト系の紛状物、粒状物
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、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウ
ム（Ｒｈ）などの貴金属、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏなど
の卑金属等を挙げることができる。１０〜１００ｇの白
金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）が１立方フィートの
γ−Ａｌ2 Ｏ3 系担体に担持された触媒組成物１０〜１
００g が好ましい。
触媒組成物は、大きな表面積を有する担体と、担体に担
持される触媒活性物質とを含有する。ここで、担体とし
ては、例えばγ−Ａｌ2 Ｏ3 系、ＴｉＯ2 系、ＳｉＯ2
−Ａｌ2 Ｏ3 系等やペロブスカイト系の紛状物、粒状物
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、例えば白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウ
ム（Ｒｈ）などの貴金属、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏなど
の卑金属等を挙げることができる。１０〜１００ｇの白
金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）が１立方フィートの
γ−Ａｌ2 Ｏ3 系担体に担持された触媒組成物１０〜１
００g が好ましい。
【００３９】 ハニカムヒーター２０及び触媒要素３０
は、それぞれ、金属質の保持部材１３を介して金属質の
ハウジング１２、１４に固定されてもよい。保持部材１
３は、ハニカム構造体の径方向に発生する変位を吸収す
るために、バネ構造のごとき可撓性のある構造を有し、
ガス流れ方向に発生する変位に対してハニカムヒーター
２０を固定するために、ガス流れ方向に大きな抵抗力、
強度で固定する構造を有する。
は、それぞれ、金属質の保持部材１３を介して金属質の
ハウジング１２、１４に固定されてもよい。保持部材１
３は、ハニカム構造体の径方向に発生する変位を吸収す
るために、バネ構造のごとき可撓性のある構造を有し、
ガス流れ方向に発生する変位に対してハニカムヒーター
２０を固定するために、ガス流れ方向に大きな抵抗力、
強度で固定する構造を有する。
【００４０】 ハニカムヒーター２０を構成するハニカ
ム構造体２２を通電加熱するための電極２８の構造は、
特に限定されるものではない。ただし、連結部材、緩衝
部材などを用いてハニカム構造体２２、ハウジング１２
と連結するようにすると、ハニカムヒーター２０の発生
する半径方向の変位を吸収して好ましい。
ム構造体２２を通電加熱するための電極２８の構造は、
特に限定されるものではない。ただし、連結部材、緩衝
部材などを用いてハニカム構造体２２、ハウジング１２
と連結するようにすると、ハニカムヒーター２０の発生
する半径方向の変位を吸収して好ましい。
【００４１】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基いて更に詳細に
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。 （実施例１〜７、比較例） ハニカムヒーターの製造方法ハニカム構造体 ：平均粒径４４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃ
ｒ−３０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅ−５０Ａｌ粉末（重
量％）、Ｆｅ−２０Ｂ粉末（重量％）及びＹ2 Ｏ3 粉末
をＦｅ−１２Ｃｒ−１０Ａｌ−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2
Ｏ3 という組成になるように添加、混合した。この混合
物１００ｇ当り、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、所望のサイズのハニカム成形体を押出成形により得
た。さらに、同一組成からなる厚さ２ｍｍ、幅７．６ｍ
ｍ、長さ１２ｍｍのプレートを作成し、２枚のプレート
２６をハニカム成形体の外周面に接着した。
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。 （実施例１〜７、比較例） ハニカムヒーターの製造方法ハニカム構造体 ：平均粒径４４μｍ以下のＦｅ粉末、Ｃ
ｒ−３０Ａｌ粉末（重量％）、Ｆｅ−５０Ａｌ粉末（重
量％）、Ｆｅ−２０Ｂ粉末（重量％）及びＹ2 Ｏ3 粉末
をＦｅ−１２Ｃｒ−１０Ａｌ−０．０５Ｂ−０．５Ｙ2
Ｏ3 という組成になるように添加、混合した。この混合
物１００ｇ当り、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、所望のサイズのハニカム成形体を押出成形により得
た。さらに、同一組成からなる厚さ２ｍｍ、幅７．６ｍ
ｍ、長さ１２ｍｍのプレートを作成し、２枚のプレート
２６をハニカム成形体の外周面に接着した。
【００４２】 このハニカム成形体を大気中、９０℃で
１６時間乾燥し、次いで、水素雰囲気下で１３２５℃に
２時間保持して焼結した。上記方法により、表１、表２
及び表３に示すサイズのハニカム構造体２２を得た。実
施例１〜７のハニカム構造体２２は何れも、隔壁厚さ
０．１ｍｍであり、貫通孔の水平断面形状が正六角形で
あり、セル密度が４５０セル／平方インチであった。
１６時間乾燥し、次いで、水素雰囲気下で１３２５℃に
２時間保持して焼結した。上記方法により、表１、表２
及び表３に示すサイズのハニカム構造体２２を得た。実
施例１〜７のハニカム構造体２２は何れも、隔壁厚さ
０．１ｍｍであり、貫通孔の水平断面形状が正六角形で
あり、セル密度が４５０セル／平方インチであった。
【００４３】 次に、この外周面に円筒研削盤にて幅
１．８ｍｍ、深さ５ｍｍの溝２４を形成し、さらにスリ
ット２３を貫通孔の軸と平行な方向に、スリット間のセ
ル数が４個となるようにダイヤモンドソーにより研削加
工して形成し、次いで空気中、１１５０℃で３０分熱処
理を行なうことにより、図７に示すハニカム構造体２２
を得た。
１．８ｍｍ、深さ５ｍｍの溝２４を形成し、さらにスリ
ット２３を貫通孔の軸と平行な方向に、スリット間のセ
ル数が４個となるようにダイヤモンドソーにより研削加
工して形成し、次いで空気中、１１５０℃で３０分熱処
理を行なうことにより、図７に示すハニカム構造体２２
を得た。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】触媒組成物の製造方法：γ−Ａｌ2 Ｏ3 と
ＣｅＯ2 とを重量比で７０：３０となるように、それぞ
れの粉末を調整し、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、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、ハニカム構造
体１０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、７００℃で焼成し、
γ−Ａｌ2 Ｏ3 とＣｅＯ2 とを被覆した。次いで、白金
（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）とをモル比で５：１、かつ
総担持量が４０ｇ／ｆｔ3 になるように、塩化白金酸と
硝酸ロジウムとからなる水溶液に約２分含浸させ、活性
成分である白金及びロジウムを担持した。
ＣｅＯ2 とを重量比で７０：３０となるように、それぞ
れの粉末を調整し、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、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、ハニカム構造
体１０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、７００℃で焼成し、
γ−Ａｌ2 Ｏ3 とＣｅＯ2 とを被覆した。次いで、白金
（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）とをモル比で５：１、かつ
総担持量が４０ｇ／ｆｔ3 になるように、塩化白金酸と
硝酸ロジウムとからなる水溶液に約２分含浸させ、活性
成分である白金及びロジウムを担持した。
【００４８】 ハニカム構造体２２とハウジング１２と
は、２個の保持部材１３により固定された。図８で、保
持部材１３は、環状部１３ａと、環状部１３ａの外周面
に固定された足部１３ｂを有する。２個の環状部１３ａ
を合わせると、リング形状を有する。保持部材として
は、鉄鋼ＳＵＳ３１０Ｓからなる部材を２つ用意した。
環状部１３ａは、厚さ１．５ｍｍ、外径と内径の差が
４．０ｍｍの半円弧形状を有する。６本の足部１３ｂの
各々は、厚さ１．５ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ１８ｍｍの足
部１３ｂを有する。保持部材１３の環状部１３ａには絶
縁コート１３ｃを被覆した。なお、絶縁コート１３ｃ
は、ホーロー、溶射、セラミックコーティング、セメン
ト被覆等の方法により、ガラス（結晶化ガラスを含
む）、セラミック、セメント等の耐熱性無機物が強固に
被覆されたものでもよい。図９に示していないが、ハニ
カム構造体２２の溝２４を形成する表面に絶縁コートを
被覆してもよい。
は、２個の保持部材１３により固定された。図８で、保
持部材１３は、環状部１３ａと、環状部１３ａの外周面
に固定された足部１３ｂを有する。２個の環状部１３ａ
を合わせると、リング形状を有する。保持部材として
は、鉄鋼ＳＵＳ３１０Ｓからなる部材を２つ用意した。
環状部１３ａは、厚さ１．５ｍｍ、外径と内径の差が
４．０ｍｍの半円弧形状を有する。６本の足部１３ｂの
各々は、厚さ１．５ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ１８ｍｍの足
部１３ｂを有する。保持部材１３の環状部１３ａには絶
縁コート１３ｃを被覆した。なお、絶縁コート１３ｃ
は、ホーロー、溶射、セラミックコーティング、セメン
ト被覆等の方法により、ガラス（結晶化ガラスを含
む）、セラミック、セメント等の耐熱性無機物が強固に
被覆されたものでもよい。図９に示していないが、ハニ
カム構造体２２の溝２４を形成する表面に絶縁コートを
被覆してもよい。
【００４９】 次いで、ハニカム構造体２２に形成した
スリット２３の溝２４以外の部分に厚さ０．８ｍｍのス
ペーサーを挿入し、仮止めした。次に、図９に示すよう
に、溝２４に無機セメント１３ｄを充填し、２つの保持
部材１３を挿入し、空気中で１００℃で１時間、次いで
３００℃で１時間乾燥し、固定した。ここで、無機セメ
ント１３ｄはＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする日産
化学工業製のボンドＸ＃９６を使用した。乾燥後、仮止
めスペーサーをはずし、２つの保持部材１３の突き合せ
部を溶接にて結合し、図１０のように環状化した。な
お、接合材１３ｄとしてはＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ｓｉ
Ｏ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系等の耐熱性無機セメントを用いるこ
ともできる。
スリット２３の溝２４以外の部分に厚さ０．８ｍｍのス
ペーサーを挿入し、仮止めした。次に、図９に示すよう
に、溝２４に無機セメント１３ｄを充填し、２つの保持
部材１３を挿入し、空気中で１００℃で１時間、次いで
３００℃で１時間乾燥し、固定した。ここで、無機セメ
ント１３ｄはＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とする日産
化学工業製のボンドＸ＃９６を使用した。乾燥後、仮止
めスペーサーをはずし、２つの保持部材１３の突き合せ
部を溶接にて結合し、図１０のように環状化した。な
お、接合材１３ｄとしてはＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ｓｉ
Ｏ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系等の耐熱性無機セメントを用いるこ
ともできる。
【００５０】 次いで、長さ方向にＲ：４６ｍｍで曲げ
た厚さ１．０ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ４１．５ｍｍのＳＵ
Ｓ４０９の通電プレート（連結部材）２９を備えたワイ
ヤ付電極２８を、通電プレート２９の一端をハニカム構
造体２２のプレート部２６と溶接することにより取り付
けた。
た厚さ１．０ｍｍ、幅８ｍｍ、長さ４１．５ｍｍのＳＵ
Ｓ４０９の通電プレート（連結部材）２９を備えたワイ
ヤ付電極２８を、通電プレート２９の一端をハニカム構
造体２２のプレート部２６と溶接することにより取り付
けた。
【００５１】 このように得られた図１０に示すハニカ
ムヒーター２０を、図１１に示すように、ハウジング
（ＳＵＳ４０９、厚さ１．５ｍｍ）１２に嵌め込み、保
持部材の足部１３ｂとハウジング１２及びワイヤ付電極
２８の外周部とハウジング１２とをそれぞれ溶接にて固
定した。次に、ハニカム構造体２２とダクト（ＳＵＳ４
０９、厚さ１．５ｍｍ）１６との隙間が２ｍｍとなるよ
うに、ダクト１６をハウジング１２に溶接で固定した。
ムヒーター２０を、図１１に示すように、ハウジング
（ＳＵＳ４０９、厚さ１．５ｍｍ）１２に嵌め込み、保
持部材の足部１３ｂとハウジング１２及びワイヤ付電極
２８の外周部とハウジング１２とをそれぞれ溶接にて固
定した。次に、ハニカム構造体２２とダクト（ＳＵＳ４
０９、厚さ１．５ｍｍ）１６との隙間が２ｍｍとなるよ
うに、ダクト１６をハウジング１２に溶接で固定した。
【００５２】触媒要素の製造方法 実施例１〜７のハニカム構造体３２は何れも、コーディ
エライトからなる円柱形状を有し、隔壁厚さ０．１３９
ｍｍを有し、貫通孔の水平断面形状が正方形である。実
施例１及び２では、セル密度が３５０セル／平方インチ
であり、実施例３では、セル密度が６００セル／平方イ
ンチであった。外径Ｄ2 及び軸方向の長さＬ2 は、表１
〜表３に示される。かかるハニカム構造体に、ハニカム
ヒーター２０と同様にして触媒組成物を担持した。この
ハニカム構造体３２を３Ｍ製インタラムマットからなる
緩衝部材４０で巻いてハウジング（ＳＵＳ３１０Ｓ製、
厚さ１．５ｍｍ）１４に押し込み、両端面側からリテー
ナーリング（保持部材）３４にて押えつけハウジング１
４と溶接して固定した。
エライトからなる円柱形状を有し、隔壁厚さ０．１３９
ｍｍを有し、貫通孔の水平断面形状が正方形である。実
施例１及び２では、セル密度が３５０セル／平方インチ
であり、実施例３では、セル密度が６００セル／平方イ
ンチであった。外径Ｄ2 及び軸方向の長さＬ2 は、表１
〜表３に示される。かかるハニカム構造体に、ハニカム
ヒーター２０と同様にして触媒組成物を担持した。この
ハニカム構造体３２を３Ｍ製インタラムマットからなる
緩衝部材４０で巻いてハウジング（ＳＵＳ３１０Ｓ製、
厚さ１．５ｍｍ）１４に押し込み、両端面側からリテー
ナーリング（保持部材）３４にて押えつけハウジング１
４と溶接して固定した。
【００５３】 こうして得られた触媒ユニット３１を、
ヒーターユニット２１の出口側端面と触媒ユニット３１
のリテーナーリング３４間の隙間が所定厚さとなるよう
に溶接して固定し、触媒コンバーターを得た。具体的に
は、実施例１、２及び３では、それぞれ、図３、図４及
び図５に示す触媒コンバーターを得た。また、実施例７
では、ハニカム構造体２２のサイズなどは、比較例と同
一であるが、実施例７では、間隔Ｇが３０ｍｍと長くな
っている。
ヒーターユニット２１の出口側端面と触媒ユニット３１
のリテーナーリング３４間の隙間が所定厚さとなるよう
に溶接して固定し、触媒コンバーターを得た。具体的に
は、実施例１、２及び３では、それぞれ、図３、図４及
び図５に示す触媒コンバーターを得た。また、実施例７
では、ハニカム構造体２２のサイズなどは、比較例と同
一であるが、実施例７では、間隔Ｇが３０ｍｍと長くな
っている。
【００５４】 図１２に示すように、ハニカム構造体２
２のサイズが小さくなると、ハニカム構造体２２の固有
振動数が増加し、ハニカムヒーター２０の耐震性が向上
する。ここで、ハニカム構造体２２の固有振動数は、下
記式により計算した。
２のサイズが小さくなると、ハニカム構造体２２の固有
振動数が増加し、ハニカムヒーター２０の耐震性が向上
する。ここで、ハニカム構造体２２の固有振動数は、下
記式により計算した。
【００５５】
【数１】 Ｆｎ：振動数 π：円周率（約３．１４１６） ｇ：重力定数（９．８０６５５Ｎ） ｗ：軸方向２０ａの単位長さ当たりのハニカム構造体の
質量 Ｌ：溝における直径 ＮR ：隣接するスリットの間の隔壁の数 Ｈ：ハニカム構造体の軸方向２０ａの長さ
質量 Ｌ：溝における直径 ＮR ：隣接するスリットの間の隔壁の数 Ｈ：ハニカム構造体の軸方向２０ａの長さ
【００５６】（試験）図１３に示すように、得られたハ
ニカムユニット２１と触媒ユニット３１を、ダクト５
２、１６を介してエンジン５０に接続し、触媒ユニット
３１の下流に主触媒ユニット５６を接続し、試験を行っ
た。主触媒ユニット５６には、いわゆる三元触媒が担持
されている。得られた触媒コンバーターについて、エン
ジン排気ガスを用いて７５０℃の入口ガス温に６０分晒
し、５秒間の燃料カットを行なうサイクルで１００時間
加速耐久試験を行なった。
ニカムユニット２１と触媒ユニット３１を、ダクト５
２、１６を介してエンジン５０に接続し、触媒ユニット
３１の下流に主触媒ユニット５６を接続し、試験を行っ
た。主触媒ユニット５６には、いわゆる三元触媒が担持
されている。得られた触媒コンバーターについて、エン
ジン排気ガスを用いて７５０℃の入口ガス温に６０分晒
し、５秒間の燃料カットを行なうサイクルで１００時間
加速耐久試験を行なった。
【００５７】 次に、２．０リットル、直列４気筒の車
両において、エンジン５０の排気ガス孔より７５０ｍｍ
離れた位置に触媒コンバーターを配設し、さらにその下
流側に１．７リットルの主触媒ユニット５６（１００時
間加速耐久済）を設置した。触媒コンバーターは、ヒー
ターユニット２１及び触媒ユニット３１がハウジング内
で溶接固定されたものである。尚、ハニカムヒーター２
０の流入端面より１５０ｍｍの位置に二次空気導入孔を
配置し、二次空気を導入するとともに定圧電源発生装置
を用いて、ＦＴＰ試験のコールドスタート時（エンジン
クランク後）０〜３０秒間、２ＫＷの通電を行なった。
得られたＢａｇ１Ａ（０〜１４０秒間）の結果を図１４
に示す。
両において、エンジン５０の排気ガス孔より７５０ｍｍ
離れた位置に触媒コンバーターを配設し、さらにその下
流側に１．７リットルの主触媒ユニット５６（１００時
間加速耐久済）を設置した。触媒コンバーターは、ヒー
ターユニット２１及び触媒ユニット３１がハウジング内
で溶接固定されたものである。尚、ハニカムヒーター２
０の流入端面より１５０ｍｍの位置に二次空気導入孔を
配置し、二次空気を導入するとともに定圧電源発生装置
を用いて、ＦＴＰ試験のコールドスタート時（エンジン
クランク後）０〜３０秒間、２ＫＷの通電を行なった。
得られたＢａｇ１Ａ（０〜１４０秒間）の結果を図１４
に示す。
【００５８】 図１４より、実施例１と比較例との対比
により、間隔Ｇを増加することにより、炭化水素の排出
量が低減することが分かる。実施例２と比較例とでは、
実施例２の方が炭化水素の排出量が若干増加するが、実
施例２のハニカム構造体３２の体積４８４ｃｍ3 は、比
較例のハニカム構造体３２の体積５７７ｃｍ3 よりも約
２０％小さい。この体積差を考慮すると、比較例の触媒
コンバーターよりも、実施例２の触媒コンバーターの方
が、浄化効率が向上したと考えられる。
により、間隔Ｇを増加することにより、炭化水素の排出
量が低減することが分かる。実施例２と比較例とでは、
実施例２の方が炭化水素の排出量が若干増加するが、実
施例２のハニカム構造体３２の体積４８４ｃｍ3 は、比
較例のハニカム構造体３２の体積５７７ｃｍ3 よりも約
２０％小さい。この体積差を考慮すると、比較例の触媒
コンバーターよりも、実施例２の触媒コンバーターの方
が、浄化効率が向上したと考えられる。
【００５９】 図１５〜１６は、触媒コンバーターを通
電した際の、ハニカム構造体２２及びハニカム構造体３
２の昇温特性を測定したものである。図１６（ａ）、図
１６（ｂ）、図１６（ｃ）、図１６（ｄ）、図１６
（ｅ）の何れでも、実線が図１５（ａ）の実施例１にお
ける温度を示し、破線が図１５（ｂ）の比較例における
温度を示す。図１６（ａ）は、ハニカム構造体２２の中
心における温度を測定した結果である。図１６（ｂ）、
図１６（ｃ）、図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）は、ハニ
カム構造体３２の流入端面３２ｓから軸方向に１０ｍｍ
における水平断面において、ハニカム構造体３２の中心
軸から、径方向に向かって、それぞれ、０ｍｍ、３３ｍ
ｍ、４０ｍｍ及び４５ｍｍの位置で測定したものであ
る。なお、実施例１及び比較例において、ハニカム構造
体３２の半径は、４５．８ｍｍである。図１６（ｂ）及
び図１６（ｃ）より、ハニカム構造体３２の中心部で
は、実施例１でも比較例でも昇温特性は一致している。
しかし、図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）より、ハニカム
構造体３２の周辺部３３では、加熱してから短い時間で
は、比較例では温度がなかなか上昇しないが、実施例１
では、速やかに温度が上昇することが分かる。
電した際の、ハニカム構造体２２及びハニカム構造体３
２の昇温特性を測定したものである。図１６（ａ）、図
１６（ｂ）、図１６（ｃ）、図１６（ｄ）、図１６
（ｅ）の何れでも、実線が図１５（ａ）の実施例１にお
ける温度を示し、破線が図１５（ｂ）の比較例における
温度を示す。図１６（ａ）は、ハニカム構造体２２の中
心における温度を測定した結果である。図１６（ｂ）、
図１６（ｃ）、図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）は、ハニ
カム構造体３２の流入端面３２ｓから軸方向に１０ｍｍ
における水平断面において、ハニカム構造体３２の中心
軸から、径方向に向かって、それぞれ、０ｍｍ、３３ｍ
ｍ、４０ｍｍ及び４５ｍｍの位置で測定したものであ
る。なお、実施例１及び比較例において、ハニカム構造
体３２の半径は、４５．８ｍｍである。図１６（ｂ）及
び図１６（ｃ）より、ハニカム構造体３２の中心部で
は、実施例１でも比較例でも昇温特性は一致している。
しかし、図１６（ｄ）及び図１６（ｅ）より、ハニカム
構造体３２の周辺部３３では、加熱してから短い時間で
は、比較例では温度がなかなか上昇しないが、実施例１
では、速やかに温度が上昇することが分かる。
【００６０】（変形試験）初めの１分間で、内燃機関を
アイドル状態で運転するとともに電力０からある一定の
電力まで電力を増加させ、その後電力の供給を停止する
とともに次の２０分間、内燃機関を定格の回転数を超え
る苛酷な運転条件で運転し、次の１分間で、再びアイド
ル状態で運転した後、次の１５分間は内燃機関の運転を
停止させるというサイクルを繰り返し、ハニカムヒータ
ー２０のハニカム構造体２２の変形量を測定した。ハニ
カム構造体２２の変形量としては、隣接するスリットの
間隙が一番長いものから間隙が一番短いものを引いた値
をパラメータとした。
アイドル状態で運転するとともに電力０からある一定の
電力まで電力を増加させ、その後電力の供給を停止する
とともに次の２０分間、内燃機関を定格の回転数を超え
る苛酷な運転条件で運転し、次の１分間で、再びアイド
ル状態で運転した後、次の１５分間は内燃機関の運転を
停止させるというサイクルを繰り返し、ハニカムヒータ
ー２０のハニカム構造体２２の変形量を測定した。ハニ
カム構造体２２の変形量としては、隣接するスリットの
間隙が一番長いものから間隙が一番短いものを引いた値
をパラメータとした。
【００６１】 図１７は、ハニカム構造体２２の変形の
挙動について示す。直径が７５ｍｍのハニカム構造体２
２を用いる実施例１では、直径が８８ｍｍのハニカム構
造体２２を用いる比較例よりも、ハニカム構造体２２の
変形が少ないことが分かる。
挙動について示す。直径が７５ｍｍのハニカム構造体２
２を用いる実施例１では、直径が８８ｍｍのハニカム構
造体２２を用いる比較例よりも、ハニカム構造体２２の
変形が少ないことが分かる。
【００６２】 図１８は、ハニカム構造体２２の熱容量
を示す。この熱容量は、隔壁の厚さが１．０ｍｍであ
り、セル密度が４５０セル／平方インチであり、ハニカ
ム構造体１ｃｍ3 当たり触媒組成物が０．０９ｇ担持さ
れた場合の値である。図１８より、ハニカム構造体２２
の径Ｄ1 が減少するに従って、熱容量が減少することが
分かる。例えば、実施例１のハニカム構造体２２、即
ち、直径Ｄ1 ７５ｍｍ、長さＬ1８．０ｍｍでは、熱容
量が２０Ｊ／℃になる。また、比較例のハニカム構造体
２２、即ち、直径Ｄ1 ８８ｍｍ、長さＬ1 ７．６ｍｍで
は、熱容量が３０Ｊ／℃になり、２キロワットの電力を
供給した場合に、１分当たりに６７℃昇温することにな
る。なお、直径Ｄ1 ７５ｍｍ、長さＬ1 ８．０ｍｍのハ
ニカム構造体２２では、熱容量が２３Ｊ／℃になり、２
キロワットの電力を供給した場合に、１分当たりに８７
℃昇温することになる。
を示す。この熱容量は、隔壁の厚さが１．０ｍｍであ
り、セル密度が４５０セル／平方インチであり、ハニカ
ム構造体１ｃｍ3 当たり触媒組成物が０．０９ｇ担持さ
れた場合の値である。図１８より、ハニカム構造体２２
の径Ｄ1 が減少するに従って、熱容量が減少することが
分かる。例えば、実施例１のハニカム構造体２２、即
ち、直径Ｄ1 ７５ｍｍ、長さＬ1８．０ｍｍでは、熱容
量が２０Ｊ／℃になる。また、比較例のハニカム構造体
２２、即ち、直径Ｄ1 ８８ｍｍ、長さＬ1 ７．６ｍｍで
は、熱容量が３０Ｊ／℃になり、２キロワットの電力を
供給した場合に、１分当たりに６７℃昇温することにな
る。なお、直径Ｄ1 ７５ｍｍ、長さＬ1 ８．０ｍｍのハ
ニカム構造体２２では、熱容量が２３Ｊ／℃になり、２
キロワットの電力を供給した場合に、１分当たりに８７
℃昇温することになる。
【００６３】
【発明の効果】 本発明によれば、触媒要素のハニカム
構造体と比較してハニカムヒーターのハニカム構造体の
水平断面の面積を小さくすることにより、自動車の運転
時などの苛酷な条件下、排気ガスの浄化性能を維持しつ
つ、ハニカム構造体の耐久性、特に長期間に及ぶ振動に
対する耐性を向上することができる。また、ハニカムヒ
ーターを短時間で昇温することができる。また、本発明
によれば、ハニカムヒーターと触媒要素との間隔を所定
以上に大きくしたので、触媒要素のハニカム構造体の周
辺部における温度上昇に対する応答性を改善することが
できる。
構造体と比較してハニカムヒーターのハニカム構造体の
水平断面の面積を小さくすることにより、自動車の運転
時などの苛酷な条件下、排気ガスの浄化性能を維持しつ
つ、ハニカム構造体の耐久性、特に長期間に及ぶ振動に
対する耐性を向上することができる。また、ハニカムヒ
ーターを短時間で昇温することができる。また、本発明
によれば、ハニカムヒーターと触媒要素との間隔を所定
以上に大きくしたので、触媒要素のハニカム構造体の周
辺部における温度上昇に対する応答性を改善することが
できる。
【図１】 本発明に係る触媒コンバーターの一実施態様
を示す側面断面図である。
を示す側面断面図である。
【図２】 ハニカムヒーターのハニカム構造体の一実施
態様を示す。(a) は平面図、(b) は側面図である。
態様を示す。(a) は平面図、(b) は側面図である。
【図３】 本発明の触媒コンバーターの他の実施態様の
側面断面図である。
側面断面図である。
【図４】 本発明の触媒コンバーターの他の実施態様の
側面断面図である。
側面断面図である。
【図５】 本発明の触媒コンバーターの他の実施態様の
側面断面図である。
側面断面図である。
【図６】 長円を示す説明図である。
【図７】 ハニカムヒーターのハニカム構造体の一実施
態様を示す。(a) は平面図、(b) は側面図である。
態様を示す。(a) は平面図、(b) は側面図である。
【図８】 保持部材の一実施態様の平面図である。
【図９】 ハニカムヒーターのハニカム構造体の外周部
を示す部分断面図である。
を示す部分断面図である。
【図１０】 電極を取り付けた状態のハニカムヒーター
の一例を示す平面図である。
の一例を示す平面図である。
【図１１】 ハニカムヒーターをハウジングに嵌込んだ
状態の一例を示す平面図である。
状態の一例を示す平面図である。
【図１２】 ハニカムヒーターのハニカム構造体におい
て、固有振動数をパラメータとした軸方向の長さＬ1 と
直径Ｄ1 との相関図である。
て、固有振動数をパラメータとした軸方向の長さＬ1 と
直径Ｄ1 との相関図である。
【図１３】 触媒コンバーターの試験方法を示す説明図
である。
である。
【図１４】 触媒コンバーターにおいて、１マイル当た
りの炭化水素の排出量（ｇ）を示すグラフである。
りの炭化水素の排出量（ｇ）を示すグラフである。
【図１５】 （ａ）は本発明の触媒コンバーターの一実
施例の断面図である。（ｂ）は従来の触媒コンバーター
の断面図である。
施例の断面図である。（ｂ）は従来の触媒コンバーター
の断面図である。
【図１６】 （ａ）は、ハニカムヒーターのハニカム構
造体の中心軸における温度特性を示すグラフである。
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、触媒要素のハニカ
ム構造体の温度特性を示すグラフである。
造体の中心軸における温度特性を示すグラフである。
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、触媒要素のハニカ
ム構造体の温度特性を示すグラフである。
【図１７】 ハニカムヒーターのハニカム構造体の変形
挙動を示すグラフである。
挙動を示すグラフである。
【図１８】 ハニカムヒーターのハニカム構造体の熱容
量について、長さＬ1 と直径Ｄ1 の相関を示すグラフで
ある。
量について、長さＬ1 と直径Ｄ1 の相関を示すグラフで
ある。
【図１９】 従来の触媒コンバーターの構成例を示す側
面断面図である。
面断面図である。
１２・・・ ハウジング、１３・・・ 保持部材、１３ａ…保持
部材の環状部、１３ｂ…保持部材の足部、１３ｃ…絶縁
コート、１３ｄ…接合材、１４・・・ ハウジング、１６・・
・ ダクト、１６ｓ・・・ ダクトの流出端面、２０…ハニカ
ムヒーター、２０ａ・・・ ハニカム構造体の軸方向、２１
…ヒーターユニット、２２…ハニカム構造体、２２ｓ・・
・ 流入端面、２２ｔ・・・ 流出端面、２３…スリット、２
４…溝、２６…プレート、２８…電極、２９…連結部
材、３０・・・ 触媒要素、３０ａ・・・ ハニカム構造体の軸
方向、３１…触媒ユニット、３２・・・ ハニカム構造体、
３２ｓ・・・ 流入端面、３２ｔ・・・ 流出端面、３３・・・ 周
辺部、３４・・・ 保持部材、４０・・・ 緩衝部材、５０・・・
エンジン、５２・・・ ダクト、５６・・・主触媒ユニット、
５８・・・ ダクト、６０・・・ 長円、６１・・・ 直線、６２・・
・ 円弧Ｄ1・・・ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔの直
径、Ｄ2・・・ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓの直
径、Ｇ・・・ ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔとハニ
カム構造体３２の流入端面３２ｓとの間隔、α・・・ ハニ
カム構造体２２の軸方向２０ａと、電極２８の軸方向と
のなす角度。
部材の環状部、１３ｂ…保持部材の足部、１３ｃ…絶縁
コート、１３ｄ…接合材、１４・・・ ハウジング、１６・・
・ ダクト、１６ｓ・・・ ダクトの流出端面、２０…ハニカ
ムヒーター、２０ａ・・・ ハニカム構造体の軸方向、２１
…ヒーターユニット、２２…ハニカム構造体、２２ｓ・・
・ 流入端面、２２ｔ・・・ 流出端面、２３…スリット、２
４…溝、２６…プレート、２８…電極、２９…連結部
材、３０・・・ 触媒要素、３０ａ・・・ ハニカム構造体の軸
方向、３１…触媒ユニット、３２・・・ ハニカム構造体、
３２ｓ・・・ 流入端面、３２ｔ・・・ 流出端面、３３・・・ 周
辺部、３４・・・ 保持部材、４０・・・ 緩衝部材、５０・・・
エンジン、５２・・・ ダクト、５６・・・主触媒ユニット、
５８・・・ ダクト、６０・・・ 長円、６１・・・ 直線、６２・・
・ 円弧Ｄ1・・・ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔの直
径、Ｄ2・・・ハニカム構造体３２の流入端面３２ｓの直
径、Ｇ・・・ ハニカム構造体２２の流出端面２２ｔとハニ
カム構造体３２の流入端面３２ｓとの間隔、α・・・ ハニ
カム構造体２２の軸方向２０ａと、電極２８の軸方向と
のなす角度。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ (72)発明者 加藤 靖 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (19)
- 【請求項１】 ハウジングと、当該ハウジングの内部に
固定されたハニカムヒーターと、当該ハウジングの内部
に固定され、かつ、当該ハニカムヒーターの下流に配置
された触媒要素とを有する触媒コンバーターであって、 当該ハニカムヒーターは、多数の第１貫通孔を形成する
ための第１隔壁を有する金属質の第１ハニカム構造体
と、当該第１ハニカム構造体に通電するための少なくと
も１つの電極とを有し、当該第１ハニカム構造体は、流
体が当該第１貫通孔に流入する第１流入端面と、流体が
当該第１貫通孔より流出する第１流出端面とを有し、 当該触媒要素は、多数の第２貫通孔を形成するための第
２隔壁を有する第２ハニカム構造体と、当該第２ハニカ
ム構造体に担持された触媒組成物とを有し、当該第２ハ
ニカム構造体は、流体が当該第２貫通孔に流入する第２
流入端面と、流体が当該第２貫通孔より流出する第２流
出端面とを有し、 当該第２ハニカム構造体の当該第２流入端面の面積が、
当該第１ハニカム構造体の当該第１流出端面の面積の
１．２倍以上１０倍以下であることを特徴とする触媒コ
ンバーター。 - 【請求項２】 当該第２ハニカム構造体の当該第２流入
端面の面積が、当該第１ハニカム構造体の当該第１流出
端面の面積の１．３倍以上５倍以下であることを特徴と
する請求項１に記載の触媒コンバーター。 - 【請求項３】 当該第２ハニカム構造体の当該第２流入
端面の面積が、当該第１ハニカム構造体の当該第１流出
端面の面積の１．４倍以上３倍以下であることを特徴と
する請求項１に記載の触媒コンバーター。 - 【請求項４】 当該電極の軸方向と、当該第１ハニカム
構造体の軸方向とのなす角度が９０度以上１７０度以下
であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の触
媒コンバーター。 - 【請求項５】 当該第１ハニカム構造体の軸方向と、当
該電極の軸方向とのなす角度が１２０度以上１５０度以
下であることを特徴とする請求項４に記載の触媒コンバ
ーター。 - 【請求項６】 当該第１ハニカム構造体の当該第１流出
端面の面積が６４ｃｍ2以下であることを特徴とする上
記請求項の何れかに記載の触媒コンバーター。 - 【請求項７】 当該第１ハニカム構造体の当該第１流出
端面の面積が４５ｃｍ2以下であることを特徴とする請
求項６に記載の触媒コンバーター。 - 【請求項８】 ハウジングと、当該ハウジングの内部に
固定されたハニカムヒーターと、当該ハウジングの内部
に固定され、かつ、当該ハニカムヒーターの下流に配置
された触媒要素とを有する触媒コンバーターであって、 当該ハニカムヒーターは、多数の第１貫通孔を形成する
ための第１隔壁を有する金属質の第１ハニカム構造体
と、当該第１ハニカム構造体に通電するための少なくと
も１つの電極とを有し、当該第１ハニカム構造体は、流
体が当該第１貫通孔に流入する第１流入端面と、流体が
当該第１貫通孔より流出する第１流出端面とを有し、 当該触媒要素は、多数の第２貫通孔を形成するための第
２隔壁を有する第２ハニカム構造体と、当該第２ハニカ
ム構造体に担持された触媒組成物とを有し、当該第２ハ
ニカム構造体は、流体が当該第２貫通孔に流入する第２
流入端面と、流体が当該第２貫通孔より流出する第２流
出端面とを有し、 Ｄ1 に対するＧの比（Ｇ／Ｄ1 ）が０．１３以上０．８
３以下であること（ここで、Ｇとは、当該第１ハニカム
構造体の当該第１流出端面と当該第２ハニカム構造体の
当該第２流入端面との間隔をいい、Ｄ1 とは、当該第１
ハニカム構造体の当該第１流出端面の径をいう）を特徴
とする触媒コンバーター。 - 【請求項９】 当該径Ｄ1 に対する当該間隔Ｇの比（Ｇ
／Ｄ1 ）が０．２６以上０．６５以下であることを特徴
とする請求項８に記載の触媒コンバーター。 - 【請求項１０】 ハウジングと、当該ハウジングの内部
に固定されたハニカムヒーターと、当該ハウジングの内
部に固定され、かつ、当該ハニカムヒーターの下流に配
置された触媒要素とを有する触媒コンバーターであっ
て、 当該ハニカムヒーターは、多数の第１貫通孔を形成する
ための第１隔壁を有する金属質の第１ハニカム構造体
と、当該第１ハニカム構造体に通電するための少なくと
も１つの電極とを有し、当該第１ハニカム構造体は、流
体が当該第１貫通孔に流入する第１流入端面と、流体が
当該第１貫通孔より流出する第１流出端面とを有し、 当該触媒要素は、多数の第２貫通孔を形成するための第
２隔壁を有する第２ハニカム構造体と、当該第２ハニカ
ム構造体に担持された触媒組成物とを有し、当該第２ハ
ニカム構造体は、流体が当該第２貫通孔に流入する第２
流入端面と、流体が当該第２貫通孔より流出する第２流
出端面とを有し、 Ｌ1 に対するＧの比（Ｇ／Ｌ1 ）が０．９以上６．７以
下であること（ここで、Ｇとは、当該第１ハニカム構造
体の当該第１流出端面と当該第２ハニカム構造体の当該
第２流入端面との間隔をいい、Ｌ1 とは、当該第１ハニ
カム構造体の軸方向の長さをいう）を特徴とする触媒コ
ンバーター。 - 【請求項１１】 当該長さＬ1 に対する当該間隔Ｇの比
（Ｇ／Ｌ1 ）が１．３以上５．３以下であることを特徴
とする請求項１０に記載の触媒コンバーター。 - 【請求項１２】 当該間隔Ｇが、１０ｍｍ以上５０ｍｍ
以下であることを特徴とする上記請求項の何れかに記載
の触媒コンバーター。 - 【請求項１３】 当該間隔Ｇが、２０ｍｍ以上４０ｍｍ
以下であることを特徴とする請求項１２に記載の触媒コ
ンバーター。 - 【請求項１４】 当該第１ハニカム構造体の当該第１流
入端面に流体を導くためのダクトを有し、当該第１ハニ
カム構造体の当該第１流入端面の面積が当該ダクトの第
３流出端面の面積の１倍以上３倍以下であることを特徴
とする上記請求項の何れかに記載の触媒コンバーター。 - 【請求項１５】 当該第１ハニカム構造体の当該第１流
入端面の面積が当該ダクトの当該第３流出端面の面積の
１倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項１４に
記載の触媒コンバーター。 - 【請求項１６】 当該第１ハニカム構造体の軸方向の当
該長さＬ1 が５〜１５ｍｍであることを特徴とする上記
請求項の何れかに記載の触媒コンバーター。 - 【請求項１７】 当該第１ハニカム構造体が、押出成形
された成形体を焼結することにより得られたことを特徴
とする上記請求項の何れかに記載の触媒コンバーター。 - 【請求項１８】 当該第２ハニカム構造体がセラミック
製であることを特徴とする上記請求項の何れかに記載の
触媒コンバーター。 - 【請求項１９】 当該第２ハニカム構造体の壁厚が０．
１４ｍｍ（５．５ミル）以下であることを特徴とする上
記請求項の何れかに記載の触媒コンバーター。
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| JP8007082A JPH09192453A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 触媒コンバーター |
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