JPH06106068A - Electrical heating type honeycomb body - Google Patents
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Landscapes
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- Control Of Resistance Heating (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、自動車の排気
ガス浄化手段として排気管系統に介装されて使用される
排気ガス浄化装置に関する。更に詳しくは、本発明は、
この種の排気ガス浄化装置における大きな欠点、即ちエ
ンジン始動時(コールドスタート時)の排気ガスの低浄
化率の問題を改善するために排気ガス浄化装置に組込ま
れる電気加熱式ハニカム体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an exhaust gas purifying apparatus which is used as an exhaust gas purifying means for an automobile by being interposed in an exhaust pipe system. More specifically, the present invention provides
The present invention relates to an electrically heated honeycomb body incorporated in an exhaust gas purification device in order to solve a major drawback of this type of exhaust gas purification device, that is, a problem of a low purification rate of exhaust gas at engine start (cold start). .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の排気ガス浄化装置の主要
な構成要素である触媒担持母体として、コージェライト
などのセラモックス材を用いたセラモックス製のモノリ
スタイプのものと、金属(メタル)製のモノリスタイプ
のものが知られている。特に最近においては、機械的強
度、耐久性、電気抵抗、浄化効率、装置の小型化、など
の観点から金属製のモノリスタイプのものが盛んに研究
されている。なお、以下の説明においては、説明の便宜
のために後者の金属製モノリスタイプのものを主として
説明する。金属製モノリスタイプの排気ガス浄化装置
は、一般に耐熱性の薄肉鋼板からの平板状帯材と前記薄
肉鋼板を波形成形した波板状帯材とを、相互に当接部を
有するように重積し、これを一括渦巻状に巻回積層して
製作した軸方向に排気ガス通路のための多数の網目状通
気孔路(以下、セルという。)を有するハニカム状積層
体(以下、ハニカム体という。)と、前記ハニカム体を
填装し固着するための両端が開口した筒状の金属製ケー
スから構成されている。そして、前記ハニカム体と金属
製ケースとは、排気ガス自体の高温度及び排気ガスと浄
化用触媒との発熱反応による高い温度雰囲気下で生起す
る熱膨脹や熱的応力に耐えるように、また自動車走行時
の激しい振動に耐え得るようにろう接または溶接などに
より強固に固着される。なお、ハニカム体を構成する平
板状帯材と波板状帯材の当接部は種々の方法により固着
されることはいうまでもないことである。2. Description of the Related Art Conventionally, as a catalyst supporting base which is a main component of this type of exhaust gas purifying apparatus, a monolith type of Ceramox using a Ceramox material such as cordierite and a metal (metal) type are used. A monolith type is known. Particularly in recent years, a metal monolith type has been actively studied from the viewpoints of mechanical strength, durability, electric resistance, purification efficiency, downsizing of a device, and the like. In the following description, for convenience of description, the latter metal monolith type will be mainly described. A metal monolith type exhaust gas purifying apparatus generally stacks a flat plate-shaped strip made of a heat-resistant thin steel plate and a corrugated strip made by corrugating the thin steel plate so as to have mutual contact portions. Then, a honeycomb laminated body (hereinafter referred to as a honeycomb body) having a large number of mesh-like vent holes (hereinafter referred to as cells) for the exhaust gas passage in the axial direction, which is manufactured by stacking and stacking them in a spiral shape .) And a cylindrical metal case with both ends open for filling and fixing the honeycomb body. The honeycomb body and the metal case are formed so as to withstand thermal expansion and thermal stress that occur in the high temperature of the exhaust gas itself and the high temperature atmosphere due to the exothermic reaction between the exhaust gas and the purification catalyst, and to drive the vehicle. It is firmly fixed by brazing or welding so that it can withstand severe vibrations. It goes without saying that the abutting portions of the flat plate-shaped band member and the corrugated plate-shaped band member forming the honeycomb body are fixed by various methods.
【0003】この種の排気ガス浄化装置における大きな
問題点は、次の点にある。即ち、エンジン始動時(コー
ルドスタート時)において、金属製ハニカム体の壁面に
担持された、Pt,Pd,Rhなどの排気ガス浄化用触
媒が、排気ガスと効率的に触媒反応を起こす最適な温度
条件に達していないことであり、エンジンから排出され
るCO(一酸化炭素)やHC(炭化水素化合物)などの
有害な物質のほとんどが浄化されずに大気中に放出され
てしまうという点にある。そして、この点は公害規制の
観点から問題にされようとしている。The major problems in this type of exhaust gas purifying apparatus are as follows. That is, when the engine is started (at the time of cold start), the optimum temperature at which the exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd, and Rh carried on the wall surface of the metal honeycomb body efficiently causes a catalytic reaction with the exhaust gas. This means that the conditions have not been reached, and most harmful substances such as CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon compounds) emitted from the engine are not purified but are released into the atmosphere. . And this point is going to be a problem from the viewpoint of pollution control.
【0004】前記したエンジン始動時(コールドスター
ト時)の問題点を解決するために種々の提案がなされて
いる。例えば、(i) 実開昭63−67609号には、セ
ラミックス製モノリスタイプを主触媒担持母体として使
用したコンバータにおいて、該主触媒担持母体の排気ガ
ス上流側の近傍部位に、予めハニカム状に製作したメタ
ル担体にアルミナをコートし、かつ通電可能とされたメ
タルモノリス触媒を配設する方法、(ii)実開平2−94
316号には、触媒本体の外周部に遠赤外線ヒータを配
設する方式、(iii)実開平3−10022号には、モノ
リスタイプの触媒の前面(排気ガスの上流側)に加熱ヒ
ータ、更に該ヒータの前面に排気ガスを整流するための
整流板を配設する方式、(iv)特開平2−277916号
には、波板状帯材の所望枚数を蛇腹状に折畳んで1つの
束体とし、該束体の隣接する層間に電気絶縁体を配設す
るとともに束体の各端部に電気接点を固定する方式、な
どが提案されている。しかしながら、これら従来の提案
のものは、ヒータ機能を有するハニカム体を十分に高く
昇温させて触媒反応を効率的に行なわしめるという要請
からみると、昇温温度が不十分でかつ昇温の温度分布が
不均一であったり、解決のためにコストアップを強いら
れたり、更にはハニカム体自体の強度が不十分であった
りなどして充分に満足のいくものではない。Various proposals have been made in order to solve the problems at the time of starting the engine (at the time of cold starting). For example, (i) Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609 discloses a converter using a ceramic monolith type as a main catalyst supporting base, which is manufactured in advance in a honeycomb shape in the vicinity of the exhaust gas upstream side of the main catalyst supporting base. A method of coating a metal carrier with alumina, and disposing a metal monolith catalyst capable of energization, (ii) Actual Kaihei 2-94
No. 316 is a system in which a far-infrared heater is arranged on the outer peripheral portion of the catalyst body, and (iii) No. 3-1022 of Kaikaihei is a heater on the front surface (upstream side of exhaust gas) of a monolith type catalyst. A method of arranging a rectifying plate for rectifying exhaust gas on the front surface of the heater, (iv) JP-A-2-277916 discloses that a desired number of corrugated strips are folded in a bellows shape to form a bundle. As a body, a method has been proposed in which an electrical insulator is arranged between adjacent layers of the bundle and an electric contact is fixed to each end of the bundle. However, these conventional proposals have an insufficient heating temperature and a heating temperature in view of the demand for heating the honeycomb body having a heater function sufficiently high to efficiently perform the catalytic reaction. The distribution is not uniform, the cost is increased to solve the problem, and the strength of the honeycomb body itself is insufficient.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記した
従来のヒータ機能を有するハニカム体にみられる問題点
を解決すべくなされたものである。本発明者らは、コー
ルドスタート時にハニカム体の温度、特にハニカム体の
内部全体を均一にかつ充分に高い温度に昇温させる技術
について種々、検討を加えた。特に、従来技術において
説明した実開昭63−67609号などに提案されてい
る排気ガス浄化装置用の電気加熱式ハニカム体の改良に
ついて、鋭意、検討を加えた。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made to solve the problems found in the above-described conventional honeycomb body having a heater function. The present inventors have made various studies on a technique for raising the temperature of the honeycomb body, particularly the entire inside of the honeycomb body, to a uniform and sufficiently high temperature during cold start. In particular, the inventors have earnestly studied to improve the electrically heated honeycomb body for an exhaust gas purifying apparatus proposed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-67609 described in the prior art.
【0006】その結果、本発明者らは、従来技術として
説明した実開昭63−67609号などに提案されてい
る耐熱製の薄肉金属板製の平板状帯材と波板状帯材を当
接させるように重積し、これを巻回成形して巻回タイプ
のハニカム体を製作し、その中心部と外周部に電極材を
配設してプレヒータとしたもの(なお、前記従来技術
は、更にハニカム体の壁面をアルミナでコーティングし
ているが、これは形成されるコーティング層に排気ガス
の浄化用触媒を担持させるためであると認められる。)
は、次のような欠点があることを見い出した。例えば、
前記構造の電気加熱式のプレヒータとしてのハニカム体
において、外部の電源部(バッテリなど)に対して、ハ
ニカム体の外周部電極材を+(正)極、中心部電極材を
−(負)極に接続して通電したとき、(イ)外周部電極
材(ハニカム体は、例えば導電性の円筒状金属製ケース
内で固着されるので、該金属製ケース全体が外周部電極
材となる。)の表面積に対するハニカム体の外周部及び
その近傍部位における単位体積当りの平板状帯材と波板
状帯材が形成する通電面積の割合(別言すれば、該部位
における電流密度の割合ということができる。)と、
(ロ)中心部電極材(例えばNi製丸棒材)の表面積に
対するハニカム体の中心部及びその近傍部位における単
位体積当りの平板状帯材と波板状帯材が形成する通電面
積の割合(該部位における電流密度の割合)において、
前者(イ)の方が圧倒的に多いことから、前者の各セル
の壁を通じて流れる電流密度が後者より極めて少なくな
ること、別言すれば、通電によりハニカム体の外周部及
びその近傍部位での抵抗加熱により得られる発熱量は、
ハニカム体の中心部及びその近傍部位での抵抗加熱によ
り得られる発熱量と比較して小さいものとなる。その結
果、プレヒータとしてのハニカム体内部の温度が不均一
となる。As a result, the inventors of the present invention applied the heat-resistant thin metal plate flat plate-shaped strip material and corrugated plate-shaped strip material proposed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-67609 described above. Stacked so as to be in contact with each other, and wound to form a wound-type honeycomb body, and an electrode material is arranged at the center and the outer periphery of the honeycomb body to form a preheater (the above-mentioned prior art , Furthermore, the wall surface of the honeycomb body is coated with alumina, which is recognized to support the exhaust gas purification catalyst in the formed coating layer.)
Found the following drawbacks. For example,
In the honeycomb body as an electric heating type preheater having the above structure, the outer peripheral electrode material of the honeycomb body is a + (positive) electrode and the central electrode material is a-(negative) electrode with respect to an external power source (battery, etc.) (A) Outer peripheral electrode material (when the honeycomb body is fixed in, for example, a conductive cylindrical metal case, the entire metal case becomes the outer peripheral electrode material). The ratio of the current-carrying area formed by the flat plate-shaped band material and the corrugated plate-shaped material per unit volume in the outer peripheral portion of the honeycomb body and the vicinity thereof to the surface area of the honeycomb body (in other words, the ratio of the current density in the portion. I can.)
(B) Ratio of the current-carrying area formed by the flat plate-shaped strip and the corrugated strip-shaped strip per unit volume in the central portion of the honeycomb body and the vicinity thereof to the surface area of the central electrode material (for example, Ni round bar material) ( In the ratio of the current density at the site),
Since the former (a) is overwhelmingly larger, the current density flowing through the walls of each cell of the former is extremely smaller than that of the latter, in other words, by the energization, in the outer peripheral portion of the honeycomb body and the vicinity thereof. The amount of heat generated by resistance heating is
The heat generation amount is smaller than the heat generation amount obtained by resistance heating in the central portion of the honeycomb body and its vicinity. As a result, the temperature inside the honeycomb body as the preheater becomes uneven.
【0007】従って、従来のプレヒータ機能を有する電
気加熱式ハニカム体を組込んだ排気ガス浄化装置(な
お、装置全体の概要は、後述する図11に示されるもの
と同じであるため、以下の説明は図11が参考にな
る。)においては、通電により内部が均一に加熱昇温さ
れず、その内部を通過する排気ガスは不均一に加熱され
て下流側の主触媒(MC:Main Converter)に至る。即
ち、排気ガスは、触媒反応にとって最適な温度に均一に
加熱されずに主触媒(MC)内に流入してしまい、この
結果、最適な排気ガス浄化を達成することができない。
また、従来の電気加熱式ハニカム体においては、前記し
た電流密度の相違から中央部位を適温にすると外周部位
が低温となるが、これを解消しようとして外周部位を適
温にすると中心部位、特に中心部電極材の近傍部位はオ
ーバーヒートし、極端な場合にはメルトダウン(溶損)
してしまいハニカム体の耐振耐久性(機械的強度)が大
きく損なわれる。Therefore, an exhaust gas purifying apparatus incorporating an electrically heated honeycomb body having a conventional preheater function (the outline of the entire apparatus is the same as that shown in FIG. 11 to be described later, the following description will be given). 11 is referred to in Fig. 11), the inside is not heated and heated uniformly due to energization, and the exhaust gas passing through the inside is heated non-uniformly to the main catalyst (MC: Main Converter) on the downstream side. Reach That is, the exhaust gas flows into the main catalyst (MC) without being uniformly heated to the optimum temperature for the catalytic reaction, and as a result, optimum exhaust gas purification cannot be achieved.
Further, in the conventional electrically heated honeycomb body, when the central portion is heated to an appropriate temperature due to the difference in the current density, the outer peripheral portion becomes low temperature, but when the outer peripheral portion is heated to an appropriate temperature in order to eliminate this, the central portion, particularly the central portion. Areas near the electrode material overheat, and in extreme cases melt down
As a result, the vibration resistance durability (mechanical strength) of the honeycomb body is greatly impaired.
【0008】これに対し、本発明者らは、従来のプレヒ
ータ機能を有するハニカム体の構造において、前記
(イ)と(ロ)で述べたように電極材(中心部電極材B
1 ,外周部電極材B2 )に対する通電面積(電流密度)
を略同一にする手段を講じた場合、ハニカム体内部が均
一に加熱されること、そして、これにより高い排気ガス
浄化率が達成されることを見い出した。本発明は、前記
知見をベースとした排気ガス浄化装置、特にその主要な
構成要素であるヒータ特性に優れた電気加熱式ハニカム
体を提供しようとするものである。On the other hand, in the structure of the conventional honeycomb body having the preheater function, the present inventors have described the electrode material (the center electrode material B) as described in (a) and (b) above.
1 , energization area (current density) for the outer peripheral electrode material B 2 )
It has been found that the inside of the honeycomb body is uniformly heated and that a high exhaust gas purification rate is achieved when a means for making the above is substantially the same is taken. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus based on the above knowledge, and in particular an electric heating type honeycomb body which is a main constituent element thereof and has excellent heater characteristics.
【0009】周知のように、電気加熱式ハニカム体を組
込んだ排気ガス浄化装置は、当業界においてはEHC
(Electrically Heated Converter )と呼称されてい
る。これは、主触媒(MC)を含む全体的名称である。
これに対し、本発明は特に電気加熱式ハニカム体の構造
を改善するものであり、以下の説明において前記EHC
との関連で該電気加熱式ハニカム体をEHH(Electric
ally Heated Honeycomb )と略記される場合がある。ま
たハニカム体それ自体はH(Honeycomb )と略記される
場合がある。As is well known, an exhaust gas purifying device incorporating an electrically heated honeycomb body is an EHC in the industry.
(Electrically Heated Converter) is called. This is the overall name including the main catalyst (MC).
On the other hand, the present invention particularly improves the structure of the electrically heated honeycomb body, and in the following description, the EHC
In connection with the electric heating type honeycomb body, EHH (Electric
ally Heated Honeycomb). The honeycomb body itself may be abbreviated as H (Honeycomb).
【0010】[0010]
【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、ケーシングと中心部をそれぞれ外周部電極材
及び中心部電極材とし、かつ薄肉金属板製の平板状帯材
と波板状帯材を中心部電極材の周りに相互に当接するよ
うに重積させて製作したハニカム体を前記ケーシング内
に固定した構造の電気加熱式ハニカム体において、前記
ハニカム体として、該ハニカム体を構成する平板状帯材
と波板状帯材との当接部のろう付けが、前記ハニカム体
の軸方向の中心部電極材からハニカム体の外周部に至る
平面または曲面を含む少なくとも1つの断面を選び、か
つ前記ハニカム体の正面上に該断面を含む所望幅(W)
を選び、該断面を該所望幅(W)内に平行移動させて空
間軌跡を形成し、該空間軌跡内の当接部をろう付けした
ものを使用することを特徴とする電気加熱式ハニカム体
に関するものである。別言すれば、本発明の電気加熱式
ハニカム体において、前記ハニカム体が、(i) 前記ハニ
カム体の軸方向の中心部電極材から前記ハニカム体の外
周部に至る平面または曲面からなる断面をハニカム体内
に規定するとともに、(ii) 前記断面を含む所望幅
(W)の少なくとも2以上の空間領域(Z)をハニカム
体内に規定し、(iii) 前記空間領域(Z)内にある平板
状帯材と波板状帯材との当接部をろう付けしたもの、で
あることを特徴とする電気加熱式ハニカム体。The present invention will be summarized as follows.
According to the present invention, the casing and the central portion are used as the outer peripheral electrode material and the central electrode material, respectively, and the flat metal strip and the corrugated metal strip made of a thin metal plate are contacted with each other around the central metal material. In an electric heating type honeycomb body having a structure in which a honeycomb body manufactured by stacking the honeycomb body is fixed in the casing, as the honeycomb body, a flat plate-shaped band member and a corrugated plate-shaped band member forming the honeycomb member are brought into contact with each other. For the brazing of the part, at least one cross section including a flat surface or a curved surface extending from the central electrode material in the axial direction of the honeycomb body to the outer peripheral part of the honeycomb body is selected, and the cross section is preferably included on the front surface of the honeycomb body. Width (W)
An electric heating type honeycomb body, wherein the cross section is moved in parallel within the desired width (W) to form a space locus, and a contact portion in the space locus is brazed. It is about. In other words, in the electrically heated honeycomb body of the present invention, the honeycomb body has (i) a cross section made of a flat surface or a curved surface extending from the central electrode material in the axial direction of the honeycomb body to the outer peripheral portion of the honeycomb body. (Ii) at least two space regions (Z) having a desired width (W) including the cross section are defined in the honeycomb body, and (iii) a flat plate shape in the space region (Z) An electrically heated honeycomb body, characterized in that a contact portion between a strip material and a corrugated strip material is brazed.
【0011】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて、図面を参照して説明する。なお、本発明は図示
のものに限定されないことはいうまでもないことであ
る。The technical construction and embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the illustrated one.
【0012】まず、はじめに、本発明の電気加熱式ハニ
カム体(EHH)と排気ガス浄化装置(A)の関係を説
明する。一般に、本発明のプレヒータ機能を有する電気
加熱式ハニカム体(EHH)は、図11に示される態様
で、排気ガス浄化装置(A)に組込まれて使用されるも
のである。図11は、電気加熱式ハニカム体(EHH)
を組込んだ排気ガス浄化装置(A)の一部を省略した断
面図である。図示されるように、排気ガス浄化装置
(A)は、排気ガス流方向(F)に対し、排気ガスの上
流側に電気加熱式ハニカム体(EHH)を、また下流側
にPt、Pd、Rhなどの排気ガスの浄化用触媒を担持
したメイン(主)触媒(MC)を金属製ケース(C1 )
内に配設して構成される。そして、該電気加熱式ハニカ
ム体(EHH)は、ハニカム体(H)、中心部電極材
(B1 )、及び外周部電極材(B2 )で構成されるとと
もに、これら電極材(B1 ,B2 )は外部電源部(4) に
対し、導線(41,42)により接続される。なお、電気加
熱式ハニカム体(EHH)の配設において他部材との絶
縁に留意しなければならないが、図11は簡略化のため
にこれを省略してある。本発明において、後述するよう
にEHHのヒータ特性を改善するためにハニカム体
(H)に触媒を担持させる場合があるが、このような場
合にはメイン触媒(MC)を排除してもよいことはいう
までもないことである。即ち、このような場合、EHH
がMCの機能を兼ねることになる。First, the relationship between the electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention and the exhaust gas purifying device (A) will be described. Generally, the electric heating type honeycomb body (EHH) having the preheater function of the present invention is used by being incorporated in the exhaust gas purifying device (A) in the mode shown in FIG. FIG. 11 shows an electrically heated honeycomb body (EHH)
It is sectional drawing which abbreviate | omitted a part of exhaust gas purification apparatus (A) incorporating. As shown in the figure, the exhaust gas purifying apparatus (A) has an electrically heated honeycomb body (EHH) on the upstream side of the exhaust gas and Pt, Pd, Rh on the downstream side with respect to the exhaust gas flow direction (F). A metal case (C 1 ) for the main catalyst (MC) carrying a catalyst for purification of exhaust gas such as
It is arranged inside. The electrically heated honeycomb body (EHH) is composed of the honeycomb body (H), the central electrode material (B 1 ), and the outer peripheral electrode material (B 2 ), and these electrode materials (B 1 , B 2 ) is connected to the external power source section (4) by the conducting wires (41, 42). It should be noted that in the arrangement of the electrically heated honeycomb body (EHH), it is necessary to pay attention to the insulation from other members, but this is omitted in FIG. 11 for simplification. In the present invention, a catalyst may be supported on the honeycomb body (H) in order to improve the heater characteristics of the EHH as described later, but in such a case, the main catalyst (MC) may be excluded. Needless to say. That is, in such a case, EHH
Will also have the function of MC.
【0013】図12は、図11に示される電気加熱式ハ
ニカム体(EHH)のハニカム体(H)部の正面図であ
る。図12に示されるように、本発明の電気加熱式ハニ
カム体(EHH)の主要な構成要素であるハニカム体
(H)は、一般に薄肉金属板製の平板状帯材(1)と波
板状帯材(2)を相互に当接するように巻回積層して製
作されるものである。これにより、両帯材(1,2)の
多数の当接部(12)、及び多数の排気ガスの網目状通気
孔路(セル)(3)が自動的に形成される。なお、外周
部電極材(B2)は、ハニカム体(H)のケーシング
(C2 )の役割も果すものである(B2 =C2 )。FIG. 12 is a front view of the honeycomb body (H) portion of the electrically heated honeycomb body (EHH) shown in FIG. As shown in FIG. 12, the honeycomb body (H), which is a main component of the electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention, is generally a flat metal strip (1) made of a thin metal plate and a corrugated plate shape. It is manufactured by winding and laminating the strips (2) so as to abut each other. As a result, a large number of abutting portions (12) of both strips (1, 2) and a large number of exhaust gas mesh vent holes (cells) (3) are automatically formed. The outer peripheral electrode material (B 2 ) also plays the role of the casing (C 2 ) of the honeycomb body (H) (B 2 = C 2 ).
【0014】次に、本発明の電気加熱式ハニカム体(E
HH)において、通電したときにその主要な構成要素で
あるハニカム体(H)の内部を均一に加熱するための技
術的手段について説明する。Next, the electrically heated honeycomb body of the present invention (E
In HH), the technical means for uniformly heating the inside of the honeycomb body (H), which is the main component of the HH) when energized, will be described.
【0015】薄肉金属版製の平板状帯材(1)と波板状
帯材(2)を相互に当接するように巻回積層して製作し
たハニカム体(H)において、平板状帯材(1)と波板
状帯材(2)の当接部(12)をろう付け(ろう接合)す
るとき、ろう付けされた部分(ろう付け部)とろう付け
されない部分(非ろう付け部)を設けるようにした場
合、両者の間に大きな電気抵抗の相違が生じる。いうま
でもなく、ろう付けされない部分は平板状帯材(1)と
波板状帯材(2)が機械的に当接しているだけであり、
両帯材(1,2)がろう材により完全に接合しているも
のに比較してその電気抵抗は高くなる。そして、このよ
うなろう付け態様より製作されたハニカム体(H)に通
電したとき、電流の大部分がろう付けされた部分に流
れ、これらろう付けされた部分のチャンネル内で抵抗発
熱が生じることになる。また、本発明の非ろう付け部の
帯材(1,2) において、その外表面に電気的絶縁層、例え
ばAl2 O3 の絶縁層を設けた場合、通電時に確実にろ
う付け部に電流を流すことができるため、ろう付け部の
大きさとの関連で抵抗発熱量を正確にコントロールする
ことができる。In the honeycomb body (H) produced by laminating the flat strip (1) made of a thin metal plate and the corrugated strip (2) so as to be in contact with each other, the flat strip ( When brazing (brazing) the contact portion (12) between the corrugated plate material (1) and the corrugated strip (2), a brazed portion (brazing portion) and a non-brazing portion (non-brazing portion) When provided, a large difference in electrical resistance occurs between the two. Needless to say, the plate-shaped strip (1) and the corrugated strip (2) are mechanically abutted in the non-brazing part,
The electrical resistance is higher than that of a case where both strip materials (1, 2) are completely joined by a brazing material. When the honeycomb body (H) manufactured by such a brazing mode is energized, most of the electric current flows to the brazed portions, and resistance heating occurs in the channels of these brazed portions. become. Further, in the strip material (1, 2) of the non-brazing portion of the present invention, when an electrically insulating layer, for example, an insulating layer of Al 2 O 3 is provided on the outer surface of the strip material (1), the brazing portion is surely subjected to a Since it is possible to flow the heat, the amount of resistance heat generation can be accurately controlled in relation to the size of the brazing portion.
【0016】本発明は、前記したろう付け態様のもとで
製作されたハニカム体(H)内部の抵抗発熱の相違を利
用して、ハニカム体(H)の内部を均一に、通電加熱さ
れるようにしている。以下、図面を参照にして、通電時
にハニカム体(H)の内部を均一に加熱するための、本
発明に係るハニカム体(H)に適用されるろう付け態様
について説明する。In the present invention, the inside of the honeycomb body (H) is uniformly and electrically heated by utilizing the difference in resistance heating inside the honeycomb body (H) manufactured under the above brazing mode. I am trying. Hereinafter, a brazing mode applied to the honeycomb body (H) according to the present invention for uniformly heating the inside of the honeycomb body (H) during energization will be described with reference to the drawings.
【0017】図1〜図2は、本発明のハニカム体(H)
に適用される第一実施例のろう付け態様を説明するため
の図である。図1は、本発明の電気加熱式ハニカム体
(EHH)の中心部電極材(B1 )を通る断面図であ
り、中心部電極材(B1 )からハニカム体(H)の外周
部に至る断面(5)が示されている。図2は、図1に示
される電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。図2において、幅(W)の斜線部はろう付け部
(6)、白地部分は非ろう付け部(7)を示すものであ
る。そして該ろう付け部(6)は、(図2でいうと紙面
に垂直な方向に)前記断面(5)を含んでハニカム体の
全幅(lo )に及ぶものである。1 and 2 show the honeycomb body (H) of the present invention.
It is a figure for demonstrating the brazing aspect of 1st Example applied to. FIG. 1 is a cross-sectional view through the central electrode material (B 1 ) of the electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention, from the central electrode material (B 1 ) to the outer peripheral portion of the honeycomb body (H). A cross section (5) is shown. FIG. 2 is a front view of the electrically heated honeycomb body (EHH) shown in FIG. In FIG. 2, the shaded portion of the width (W) indicates the brazing portion (6), and the white background portion indicates the non-brazing portion (7). The brazing part (6) extends over the entire width (l o ) of the honeycomb body including the cross section (5) (in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2).
【0018】即ち、ハニカム体(H)のろう付け態様
は、以下のようにして行なう。まず、図1に示されるよ
うにハニカム体(H)の軸方向の中心部電極材(B1)
と、ハニカム体(H)の外周面に至る平面を含む一断面
(5)を規定し、かつ図2に示されるように前記断面
(5)を含む所望幅(W)の空間領域(Z)を規定し、
該空間領域(Z)内に存在する平板状帯材(1)と波板
状帯材(2)の当接部(12)をろう付けするものであ
る。いうまでもないことであるが、図2において斜線部
で示されるろう付け部(6)は、前記空間領域(Z)に
一致する。以上のようなろう付け態様により、外部電源
部(4)からの電力供給により、外周部電極材(B2 )
と中心部電極材(B1 )の夫々の近傍部位において、各
帯材(1,2)及び各帯材(1,2)の当接部(12)に
流れる電流密度を略同じにすることができ、ハニカム体
(H)の内部を均一に加熱、昇温させることができる。That is, the honeycomb body (H) is brazed in the following manner. First, as shown in FIG. 1, the central electrode material (B 1 ) in the axial direction of the honeycomb body (H)
And a cross section (5) including a flat surface extending to the outer peripheral surface of the honeycomb body (H) and having a desired width (W) including the cross section (5) as shown in FIG. Stipulates
The abutting portion (12) of the flat strip (1) and the corrugated strip (2) existing in the space region (Z) is brazed. Needless to say, the brazing portion (6) shown by the hatched portion in FIG. 2 coincides with the space region (Z). By the brazing mode as described above, the outer peripheral electrode material (B 2 ) is supplied by the power supply from the external power source part (4).
And the current densities flowing through the strip members (1, 2) and the contact portions (12) of the strip members (1, 2) in the vicinity of the central electrode material (B 1 ) are substantially the same. Therefore, the inside of the honeycomb body (H) can be uniformly heated and heated.
【0019】本発明において、前記断面(5)は平面で
あってもよいし、所望形状の曲面であってもよいことは
いうまでもないことである。また、図2に示されるよう
に、平面状の断面(5)はハニカム体内に4個規定さ
れ、空間領域(Z)は、中心部電極材を中心にして90
°の対称位置に規定される。本発明において、対称的な
空間領域(Z)のなす角度(α)は、360°/n(但
し、n=2,3……の整数)で規定され、nは断面の数
に相当するものである。なお、本発明においては、後述
の実施例が示すように、空間領域(Z)が対称的に配置
される態様ばかりでなく、非対称的に配置されてもよう
ことはいうまでもないことである。In the present invention, it goes without saying that the cross section (5) may be a flat surface or a curved surface having a desired shape. In addition, as shown in FIG. 2, four planar cross-sections (5) are defined in the honeycomb body, and the space region (Z) is centered on the central electrode material.
It is specified at a symmetrical position of °. In the present invention, the angle (α) formed by the symmetrical space region (Z) is defined by 360 ° / n (where n = 2, 3 ...), where n corresponds to the number of cross sections. Is. In the present invention, needless to say, the spatial regions (Z) may be arranged not only symmetrically but also asymmetrically, as shown in Examples described later. .
【0020】本発明において、前記所望幅(W)と中心
部電極材(B1 )の外径(d)の関係、及び中心部電極
材(B1 )の外径(d)とハニカム体(H)の外径
(D)(図2を参照)の関係については、本発明者らの
実験によると、下式(1) ,(2) により関係づけることが
好ましいことが判明している。これにより、Wは合理的
に設定することができる。 d/5 ≦W≦ 5d………(1) D/15≦d≦D/5………(2) なお、上記の関係式は一応の目安であり、中心部電極材
(B1 )の外径(d)に対して、大きな幅(W)の値を
採用すると、中心部電極材(B1 )の近傍部位の電流密
度が多くなるため該部位の異常加熱、溶損などを招くの
で気を付けなければならない。なお、図1〜図2に示さ
れる本発明のハニカム体(H)のろう付け態様は、W>
dの関係のものである。[0020] In the present invention, the outer diameter (d) and the honeycomb body of the relationship between the outer diameter (d) of the desired width (W) and the center electrode member (B 1), and the center electrode member (B 1) ( Regarding the relationship between the outer diameter (D) of H) (see FIG. 2), it has been found from experiments by the present inventors that it is preferable to establish the relationship by the following equations (1) and (2). This allows W to be set reasonably. d / 5 ≤ W ≤ 5d (1) D / 15 ≤ d ≤ D / 5 (2) Note that the above relational expression is a tentative guideline for the central electrode material (B 1 ). If a large width (W) value is adopted with respect to the outer diameter (d), the current density in the region near the central electrode material (B 1 ) increases, which causes abnormal heating and melting damage of the region. You have to be careful. The brazing mode of the honeycomb body (H) of the present invention shown in FIGS.
It is related to d.
【0021】本発明において、前記電気加熱式ハニカム
体(EHH)を構成するハニカム体(H)を製作するた
めに使用される平板状帯材(1)としては、通常のメタ
ルモノリスタイプの主触媒担持母体(MC)の製作に使
用されている帯材、例えばクロム鋼(クロム13〜25
%)、Fe−Cr 20%−Al 5%などの耐熱性のス
テンレス鋼、あるいはこれに耐酸化性を改善するために
希土類を加えた耐熱性のステンレス鋼などの厚さ0.0
4mm〜0.1mmの帯材を使用する。また、波板状帯材
(2)として、前記平板状帯材(1)から所定の略正弦
波もしくは略台形波を有するように波付加工したものが
使用される。このほか、ハニカム体(H)の高温下での
通電性を考慮してNi−Cr合金、Ni−Cr−Fe合
金、Ni−Cr−Al−Fe合金なども使用される。In the present invention, the flat metal strip (1) used for producing the honeycomb body (H) constituting the electric heating type honeycomb body (EHH) is an ordinary metal monolith type main catalyst. Strips used in the production of the carrier matrix (MC), such as chrome steel (chrome 13-25
%), Heat-resistant stainless steel such as Fe-Cr 20% -Al 5%, or heat-resistant stainless steel in which a rare earth element is added to improve the oxidation resistance.
Use strips of 4 mm to 0.1 mm. As the corrugated strip material (2), the corrugated plate material (1) corrugated so as to have a predetermined substantially sine wave or substantially trapezoidal wave is used. In addition, Ni-Cr alloys, Ni-Cr-Fe alloys, Ni-Cr-Al-Fe alloys, and the like are also used in consideration of the electrical conductivity of the honeycomb body (H) at high temperatures.
【0022】特に、本発明においては、後述するように
電気加熱式ハニカム体(EHH)のヒータ特性を向上さ
せるために、ハニカム体(H)の壁面に排気ガス浄化用
触媒を担持させて使用することができる。このような場
合、該ハニカム体(H)を構成する部材、即ち平板状帯
材(1)と波板状帯材(2)にAlを含有させたものや
あるいはその表面にAl層を設けたものを熱処理して、
その表面にウィスカー状もしくはマッシュルーム状のア
ルミナ(Al2 O3 )層を析出させたものが好ましい。
前記ウィスカー状などのアルミナ層は、後述するように
Pt,Pd,Rhなどの排気ガス浄化用触媒を担持する
ためのウォッシュコート層を強固に保持することができ
るので好ましいものである。In the present invention, in particular, in order to improve the heater characteristics of the electric heating type honeycomb body (EHH) as will be described later, an exhaust gas purifying catalyst is used by being supported on the wall surface of the honeycomb body (H). be able to. In such a case, a member forming the honeycomb body (H), that is, a flat strip (1) and a corrugated strip (2) containing Al, or an Al layer was provided on the surface thereof. Heat treat things,
It is preferable to deposit a whisker-like or mushroom-like alumina (Al 2 O 3 ) layer on the surface thereof.
The whisker-like alumina layer is preferable because it can firmly hold the washcoat layer for carrying the exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd, and Rh as described later.
【0023】前記したように、本発明の電気加熱式ハニ
カム体(EHH)においては、そのヒータ特性(加熱特
性)を向上させるために、電気加熱式ハニカム体(EH
H)の主要な構成要素であるハニカム体(H)の壁面に
排気ガス浄化用触媒を担持させて使用することができる
ものである。周知のように、排気ガス中のHC(炭化水
素化合物)やCO(一酸化炭素)は、酸化触媒(Pt,
Pd,Cr,V,Cuなど)のもとで発熱反応によりC
O2やH2 Oに無害化される。また、理論空燃比近傍で
排気ガス中に排出されるHC,CO及びNOX を同時に
浄化する酸化還元(三元)触媒(Pt−Rh系,Pt−
Pd−Rh系など)はよく知られているものであり、こ
れら排気ガス成分はCO2 やH2 Oに酸化されたりN2
に還元されたりする。なお、三元触媒系でも全体的には
発熱的に触媒反応が進行する。As described above, in the electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention, in order to improve the heater characteristic (heating characteristic), the electric heating type honeycomb body (EHH) is used.
The exhaust gas purifying catalyst can be used by supporting it on the wall surface of the honeycomb body (H), which is a main component of (H). As is well known, HC (hydrocarbon compound) and CO (carbon monoxide) in the exhaust gas are oxidant (Pt,
C due to an exothermic reaction under Pd, Cr, V, Cu, etc.)
It is rendered harmless by O 2 and H 2 O. Further, an oxidation-reduction (three-way) catalyst (Pt-Rh system, Pt-) that simultaneously purifies HC, CO, and NOx discharged into the exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio
(Pd-Rh system, etc.) is well known, and these exhaust gas components are oxidized to CO 2 or H 2 O or N 2
Will be reduced to. Even in the three-way catalyst system, the catalytic reaction progresses exothermically as a whole.
【0024】本発明において、ハニカム体(H)の側に
排気ガスの浄化用触媒を担持する意味は、排気ガス浄化
装置(A)全体の浄化能を向上させる一方、前記したよ
うに触媒反応に基づく発熱量の有効活用にあり、この発
熱量をヒータ特性の向上に使うという点にある。本発明
において、ハニカム体(H)の壁面に担持させる触媒と
しては、前記した触媒反応からわかるように発熱量の大
きさからみて酸化触媒が好ましいが、酸化還元(三元触
媒)(a three-way catalyst)であってもよい。なお、
これら触媒成分を担持させる方法は、後述する主触媒
(MC)のところで説明する。In the present invention, the meaning of carrying the exhaust gas purifying catalyst on the side of the honeycomb body (H) is to improve the purifying ability of the exhaust gas purifying apparatus (A) as a whole, and to carry out the catalytic reaction as described above. The effective amount of heat generation is based on this, and this heat generation amount is used to improve the heater characteristics. In the present invention, as the catalyst to be supported on the wall surface of the honeycomb body (H), an oxidation catalyst is preferable in view of the amount of heat generation, as can be seen from the above-mentioned catalytic reaction, but a redox (three-way catalyst) (a three- way catalyst). In addition,
The method of supporting these catalyst components will be described in the main catalyst (MC) described later.
【0025】本発明の電気加熱式ハニカム体(EHH)
と外部電源部(4)の配設関係(通電接続)は、図1の
ように行なえばよく、また、排気ガス浄化装置(A)の
全体からみたときは図11のように行なえばよい。本発
明において、図示されていないが、外部電源部(4)か
ら電極材(B1 ,B2 )への電力供給は、タイマーで時
間を限っておこなってもよいし、あるいはハニカム体の
所望の部位に取付けたセンサー(熱電対など)によりハ
ニカム体の温度や排気ガス温度を測定して所望の設定値
でオンーオフされるようにしてもよく、その態様に何等
の制限を受けるものではない。また、外部電源部(4)
として直流電源を例示したが、交流電源であってもよい
ことはいうまでもないことである。Electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention
The arrangement relationship (energization connection) between the external power source section (4) and the external power source section (4) may be as shown in FIG. 1, and when viewed from the exhaust gas purifying apparatus (A) as a whole, as shown in FIG. In the present invention, although not shown, the power supply from the external power supply unit (4) to the electrode materials (B 1 , B 2 ) may be performed with a timer for a limited period of time, or a desired honeycomb body may be provided. The temperature of the honeycomb body and the temperature of the exhaust gas may be measured by a sensor (thermocouple or the like) attached to the portion so that the honeycomb body is turned on and off at a desired set value, and the mode is not limited in any way. Also, the external power supply unit (4)
Although the DC power supply is illustrated as an example, it goes without saying that an AC power supply may be used.
【0026】図3は、本発明のハニカム体(H)に適用
される第二実施例のろう付け態様を説明するための図で
あり、前記図2に対応するものである。第二実施例は、
前記第一実施例と比較して、図1にいう平面状の断面
(5)が2つ設定され、空間領域(Z)のなす角度、α
=180°のものである点で相違するが、他の技術的構
成は同じである。このようなろう付け態様により、通電
時に両電極材(B1 ,B2 )の近傍部位の電流密度を略
同一にすることができる。従って、このようなろう付け
態様によりハニカム体(H)の内部を均一に加熱、昇温
させることができる。FIG. 3 is a view for explaining the brazing mode of the second embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention, and corresponds to FIG. 2 described above. The second embodiment is
Compared with the first embodiment, two planar cross-sections (5) shown in FIG. 1 are set, and the angle formed by the space region (Z), α
= 180 °, the other technical configurations are the same. By such a brazing mode, it is possible to make the current densities in the vicinity of the two electrode materials (B 1 , B 2 ) substantially the same during energization. Therefore, the inside of the honeycomb body (H) can be uniformly heated and heated by such a brazing mode.
【0027】図4は、本発明のハニカム体(H)に適用
される第三実施例のろう付け態様を説明するための図で
あり、前記図2に対応するものである。第三実施例は、
前記第一実施例と比較して、第一実施例のものがW>d
であるのに対して第三実施例のものはW<dである点で
相違するが、他の技術的構成は同じである。このような
ろう付け態様により、通電時に両電極材(B1 ,B2 )
の近傍部位の電流密度を略同一にすることができる。FIG. 4 is a view for explaining the brazing mode of the third embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention, and corresponds to FIG. The third embodiment is
Compared to the first embodiment, the first embodiment has W> d.
In contrast, the third embodiment is different in that W <d, but the other technical configurations are the same. With such a brazing mode, both electrode materials (B 1 , B 2 ) are energized when electricity is applied.
The current densities in the vicinity of can be made substantially the same.
【0028】図5は、本発明のハニカム体(H)に適用
される第四実施例のろう付け態様を説明するための図で
あり、前記図2に対応するものである。第四実施例は、
前記第一実施例と比較して、図1にいう平面状の断面
(5)がハニカム体内部に8つ設定され、α=45°の
ものである点で、またW<dのものである点で相違する
が、他の技術的構成は同じである。このようなろう付け
態様ににおいても、通電時に両電極材(B1 ,B2 )の
近傍部位の電流密度を略同一にすることができる。FIG. 5 is a view for explaining the brazing mode of the fourth embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention and corresponds to FIG. The fourth embodiment is
Compared with the first embodiment, eight planar cross-sections (5) shown in FIG. 1 are set inside the honeycomb body, and α = 45 °, and W <d. Although different in points, the other technical configurations are the same. Even in such a brazing mode, it is possible to make the current densities in the vicinity of the two electrode materials (B 1 , B 2 ) substantially the same during energization.
【0029】図6は、本発明のハニカム体(H)に適用
される第五実施例のろう付け態様を説明する図であり、
前記図3に対応するものである。第五実施例は、前記第
一〜第四実施例の断面(5)が平面状であったものを、
断面(5)を曲面とし、該曲面をもって空間領域(Z)
を規定したものである。なお、第五実施例は、断面
(5)が曲面である点を除いて、図3に示される第二実
施例のもの全く同じ構成である。FIG. 6 is a view for explaining the brazing mode of the fifth embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention,
This corresponds to FIG. In the fifth embodiment, the cross section (5) of the first to fourth embodiments is flat,
The cross section (5) is a curved surface, and the curved surface has a space region (Z)
Is defined. The fifth embodiment has exactly the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG. 3 except that the cross section (5) is a curved surface.
【0030】図7は、本発明のハニカム体(H)に適用
される第六実施例のろう付け態様を説明する図である。
前記第一〜第五実施例の空間領域(Z)は、中心部電極
材(B1 )を中心にして、空間領域(Z)同士のなす角
(α)が、360°/nの角度をもって対象的位置に規
定されるものである。これに対して、図7に示される第
六実施例のものは、非対称的位置に規定されるものであ
る。その他の技術的構成は第一実施例と全く同じであ
る。FIG. 7 is a diagram for explaining the brazing mode of the sixth embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention.
The space region (Z) of the first to fifth embodiments has an angle (α) formed by the space regions (Z) of 360 ° / n with the center electrode material (B 1 ) as the center. It is defined in the target position. On the other hand, the sixth embodiment shown in FIG. 7 is defined in an asymmetrical position. The other technical constitution is exactly the same as that of the first embodiment.
【0031】図8は、本発明のハニカム体(H)に適用
される第七実施例のろう付け態様を説明する図である。
第七実施例は、ハニカム体(H)内に規定された所定の
平面状断面(5)を含む所定幅(W1 )の空間領域(Z
1 )と、他の平面状断面(5)を含む所定幅(W2 )の
空間領域(Z2 )とを合成(Z=Z1 +Z2 )した形式
のものである(W1 ≠W2 )。その他の技術的構成は第
一実施例と全く同じである。FIG. 8 is a view for explaining the brazing mode of the seventh embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention.
The seventh embodiment is a spatial region (Z 1 ) having a predetermined width (W 1 ) including a predetermined planar cross section (5) defined in the honeycomb body (H).
1 ) and a spatial region (Z 2 ) having a predetermined width (W 2 ) including the other planar cross section (5) are combined (Z = Z 1 + Z 2 ) to form (W 1 ≠ W 2 ). The other technical constitution is exactly the same as that of the first embodiment.
【0032】図9は、本発明の第八実施例を示すもので
ある。第八実施例は、ハニカム体(H)の断面形状が、
レーストラック形状のものである点を除いて、他の技術
的構成は第一実施例と全く同じである。FIG. 9 shows an eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, the cross-sectional shape of the honeycomb body (H) is
The other technical constitution is exactly the same as that of the first embodiment except that it is of a racetrack shape.
【0033】図10は、本発明の第九実施例を示すもの
である。第九実施例は、ハニカム体(H)の断面形状が
略三角形をしている点を除いて、他の技術的構成は第一
実施例と全く同じである。FIG. 10 shows a ninth embodiment of the present invention. The ninth embodiment has exactly the same technical configuration as the first embodiment except that the honeycomb body (H) has a substantially triangular cross section.
【0034】本発明において、前記第一〜第九実施例の
ろう付けを行なうために、帯材(1,2)に対してろう
材を適宜の方法で供給すればよい。例えば、平板状帯材
(1)と波板状帯材(2)とを巻回成形してハニカム体
(H)とするときに、両帯材(1,2)のうち少なくと
も一方の帯材の必要部位にコーティングによりろう材を
供給すればよい。あるいは、帯材の巻回時に巻回スピー
ドに同期させながら帯材の必要部位にろう材コーティン
グ液を供給してもよい。なお、ろう材の節約、ハニカム
体の耐久性などの視点から、波板状帯材(2)の頂部
(山または谷部)の必要部位にろう材を供給する態様は
好ましいものである。本発明において、ろう付け部以外
の非ろう付け部の電気絶縁性を高めるために、ろう付け
されたハニカム体を酸化処理し、あるいは当該部位にア
ルミナスラリーを被覆し、かつ加熱処理して当該部位に
電気絶縁性のアルミナ被覆層を形成させてもよい。前記
したアルミナ被覆層の形成は、平板状帯材(1)と波板
状帯材(2)とを巻回成形してハニカム体(H)とする
ときに同時に行なってもよい。例えば、巻回成形時にろ
う材を供給しない部分にアルミナスラリーを塗布処理し
てもよい。In the present invention, in order to perform the brazing of the first to ninth embodiments, the brazing material may be supplied to the strips (1, 2) by an appropriate method. For example, when the flat strip (1) and the corrugated strip (2) are roll-formed into a honeycomb body (H), at least one of the strips (1, 2) The brazing material may be supplied by coating to the necessary portions of. Alternatively, the brazing material coating liquid may be supplied to a necessary portion of the strip at the time of winding the strip while synchronizing with the winding speed. From the viewpoint of saving the brazing material, durability of the honeycomb body, and the like, it is preferable to supply the brazing material to a necessary portion of the top portion (mountain or valley) of the corrugated strip (2). In the present invention, in order to enhance the electric insulation of the non-brazing portion other than the brazing portion, the brazed honeycomb body is subjected to an oxidation treatment, or the portion is coated with alumina slurry, and heat-treated to form the portion. An electrically insulating alumina coating layer may be formed on. The above-mentioned formation of the alumina coating layer may be carried out at the same time when the flat strip (1) and the corrugated strip (2) are roll-formed into the honeycomb body (H). For example, the alumina slurry may be applied to the portion to which the brazing material is not supplied at the time of roll forming.
【0035】本発明の電気加熱式ハニカム体(EHH)
は、図11に示されるように一般的には主触媒(MC)
の前部に配設されて使用されるものである。以下、主触
媒(MC)について説明する。排気ガス浄化装置(A)
のもう一方の主要な構成要素である主触媒(MC)は、
セラミックス製モノリスタイプのものであってもよく、
あるいは金属(メタル)製モノリスタイプのものであっ
てもよい。これらは、常法に従って製作すればよく、例
えば主触媒(MC)の前駆体である主触媒担持母体を製
作し、これに排気ガス浄化用触媒を担持させればよい。
以下に、金属(メタル)製モノリスタイプの主触媒担持
母体の製法を説明するが、本発明に適用できる主触媒担
持母体はこれらに限定されない。なお、触媒の担持法は
後述する。Electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention
Is generally the main catalyst (MC) as shown in FIG.
It is arranged and used in the front part of. The main catalyst (MC) will be described below. Exhaust gas purification device (A)
The other main component of the main catalyst (MC) is
It may be a ceramic monolith type,
Alternatively, it may be of a metal monolith type. These may be manufactured according to a conventional method. For example, a main catalyst supporting base material that is a precursor of the main catalyst (MC) may be manufactured and an exhaust gas purifying catalyst may be supported thereon.
Hereinafter, a method for producing a metal-made monolithic main catalyst supporting base will be described, but the main catalyst supporting base applicable to the present invention is not limited thereto. The method of supporting the catalyst will be described later.
【0036】まず、断面形状が円形の巻回タイプの主触
媒担持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板
状帯材(1)と波板状帯材(4)を相互に当接するよう
に重積し、これを一括渦巻状に巻回積層して製作され
る。巻回積層により排気ガスの通路となる多数の網目状
通気孔路(セル)(3)が自動的に形成される。前記し
た電気加熱式ハニカム体(EHH)の主要な構成要素で
ある巻回タイプのハニカム体(H)も、この方式により
製作されるものである。より具体的には、次のようにし
て製作すればよい。Fe−Cr 20%−Al 5%−
Ce 0.02%の耐熱鋼の厚さ0.04mm、幅38mm
の薄肉鋼帯からなる平板状帯材をフォーミングギアの間
を通過させ、ピッチ幅(3.0mm) ,波高(1.4mm) の波板状
帯材とする。次いで、前記平板状帯材と該平板状帯材を
波付加工して製作した波板状帯材を相互に重積し、スリ
ット入り巻回成形棒のスリット部にその端部を挿入し、
一括巻回積層して、例えば軸方向に多数の網目状通気孔
路(セル密度 300cpsi)を有する外径70mmのメタル製
主触媒担持母体とすればよい。First, there is a winding type main catalyst supporting base having a circular cross-sectional shape. This is manufactured by stacking heat-resistant thin metal plate flat strips (1) and corrugated strips (4) so that they come into contact with each other, and winding and stacking them in a spiral shape at once. It The winding lamination automatically forms a large number of mesh-like vent holes (cells) (3) which serve as exhaust gas passages. The wound type honeycomb body (H), which is a main component of the electric heating type honeycomb body (EHH) described above, is also manufactured by this method. More specifically, it may be manufactured as follows. Fe-Cr 20% -Al 5%-
Ce 0.02% heat resistant steel thickness 0.04mm, width 38mm
A flat strip made of thin steel strip is passed between the forming gears to form a corrugated strip with a pitch width (3.0 mm) and a wave height (1.4 mm). Then, the flat strip and the corrugated strip produced by corrugating the flat strip are stacked one on top of the other, and the end portion is inserted into the slit portion of the slit forming rod.
For example, the metal main catalyst supporting base material having an outer diameter of 70 mm and having a large number of mesh-like vent holes (cell density of 300 cpsi) in the axial direction may be laminated in a batch.
【0037】次に、断面形状が円形の階層タイプの主触
媒担持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板
状帯材(1)波板状帯材(2)を相互に当接するように
階層状に重積して製作される。Next, there is a hierarchy type main catalyst supporting base material having a circular cross-sectional shape. This is manufactured by stacking heat-resistant flat-plate strips (1) and corrugated strips (2) made of thin metal plates in a layered manner so as to abut each other.
【0038】断面形状が円形の放射状タイプの主触媒担
持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯
材(1)と波板状帯材(2)を当接させて浄化エレメン
ト(E)とし、該浄化エレメント(E)の所望の数を固
定軸(S)を起点として放射状に外延させて製作され
る。There is a radial type main catalyst supporting base having a circular sectional shape. This is a purification element (E) by abutting the flat band material (1) made of a heat-resistant thin metal plate and the corrugated plate material (2), and fixing a desired number of the purification elements (E). It is manufactured by radially extending from the axis (S) as a starting point.
【0039】断面形状が円形のS字状タイプの主触媒担
持母体がある。これは耐熱性で薄肉金属板製の平板状帯
材と波板状帯材を当接させて浄化エレメント(E)と
し、該浄化エレメント(E)を最外面が平板状帯材とな
るように階層状に重積するとともに、上下両最外面に設
定された二つの固定点(S1 ,S2 )を中心に各浄化エ
レメント(E)を逆向きに折曲げて、即ち各浄化エレメ
ント(E)を略S字状カーブに変曲させて製作される。There is an S-shaped main catalyst carrier having a circular cross section. This is a purification element (E) by bringing a flat band material and a corrugated plate material made of a heat-resistant thin metal plate into contact with each other so that the purification element (E) becomes a flat band material at the outermost surface. The purification elements (E) are stacked in layers and bent in opposite directions about the two fixed points (S 1 , S 2 ) set on the upper and lower outermost surfaces, that is, the purification elements (E) ) Is bent into a substantially S-shaped curve.
【0040】以上のようにして製作される各種構造の主
触媒担持母体に、Pt,Pd,Rhなどの排気ガス浄化
用触媒を担持させるためには、通常の方法を採用すれば
よい。例えば、まず、前記触媒をハニカム構造の主触媒
担持母体の壁面に担持させるための触媒担持層を形成す
る。これには、活性アルミナ(γ−Al2 O3 )粉末と
アルミナゾルを配合したスラリーを塗布し、これを60
0℃に加熱処理すればよい。次いで、このようにして形
成された触媒担持層にPt,Pd,Rh触媒などの触媒
を担持させるためには、含浸処理などの通常の方法を採
用して触媒成分を担持させればよい。以上のようにして
主触媒(MC)が製作される。In order to support the exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd and Rh on the main catalyst supporting base having various structures manufactured as described above, a usual method may be adopted. For example, first, a catalyst supporting layer for supporting the catalyst on the wall surface of the main catalyst supporting base having a honeycomb structure is formed. To this, a slurry in which activated alumina (γ-Al 2 O 3 ) powder and alumina sol are mixed is applied, and 60
The heat treatment may be performed at 0 ° C. Next, in order to support the catalyst such as Pt, Pd, and Rh catalyst on the catalyst supporting layer thus formed, a usual method such as impregnation treatment may be adopted to support the catalyst component. The main catalyst (MC) is manufactured as described above.
【0041】本発明の電気加熱式ハニカム体(EHH)
は、一般的には図11に示されるように排気ガス浄化装
置(A)を製作するために前記した主触媒(MC)と共
に金属製ケース(C1 )内に固着されるものである。こ
のような金属製ケース(C1 )は、前記電気加熱式ハニ
カム体(EHH)と主触媒(MC)を内部に収容し固着
するためものもであり、両端が開口しているものであれ
ば、その形状に何らの制約を受けるものではない。金属
製ケース(C1 )の素材として、前記主触媒担持母体と
同種の耐熱鋼を用いてもよいし、更に耐熱耐食性に富む
ものを用いてもよい。また、外側部分の金属材料を内側
部分より耐熱耐食性に富むものとした二重構造のもの、
具体的には内側部分にフェライト系ステンレス鋼を、外
側部分にオーステナイト系ステンレス鋼を使用したもの
を用いてもよい。Electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention
Is generally fixed in a metal case (C 1 ) together with the main catalyst (MC) described above to manufacture an exhaust gas purifying apparatus (A) as shown in FIG. 11. Such a metal case (C 1 ) is also for accommodating and fixing the electric heating type honeycomb body (EHH) and the main catalyst (MC) inside, and if both ends are open. , Its shape is not subject to any restrictions. As the material of the metal case (C 1 ), heat resistant steel of the same type as the main catalyst supporting base material may be used, or a material having high heat resistance and corrosion resistance may be used. In addition, a double structure with the outer part of the metal material richer in heat resistance and corrosion resistance than the inner part,
Specifically, it is also possible to use one in which ferritic stainless steel is used for the inner part and austenitic stainless steel is used for the outer part.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明の電気加熱式ハニカム体(EH
H)は、一般的には排気ガス浄化装置(A)の主要な構
成要素(プレキャタライザー)として金属製ケース(C
1 )内において主触媒(MC)の上流側に配設されて使
用されるものであるが、前記主触媒(MC)に代替して
(メインキャラタライザーとして)使用することもでき
る。そして、本発明の電気加熱式ハニカム体(EHH)
において、その主要な構成要素であるハニカム体(H)
は、通電時に発熱部の温度分布が均一でかつ十分な抵抗
加熱が得られるように新規なろう付手段を採用してい
る。更に、該ハニカム体(H)は、ヒータ特性(加熱特
性)を向上させるために、その壁面に排気ガス浄化用触
媒を担持させることができる。EFFECT OF THE INVENTION The electrically heated honeycomb body (EH of the present invention
H) is generally a metal case (C) as a main component (precatalyzer) of the exhaust gas purification device (A).
Although it is used by being arranged on the upstream side of the main catalyst (MC) in 1 ), it can be used in place of the main catalyst (MC) (as a main catalyst). And the electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention
, The main component of which is the honeycomb body (H)
Employs a novel brazing means so that the temperature distribution of the heat generating portion is uniform when energized and sufficient resistance heating is obtained. Further, the honeycomb body (H) can carry an exhaust gas purifying catalyst on the wall surface thereof in order to improve the heater characteristics (heating characteristics).
【0043】従って、本発明においては次のような優れ
た効果が達成される。 (1) 排気ガスが電気加熱式ハニカム体(EHH)におい
て均一に、かつ触媒反応に好適な温度に加熱昇温される
ため、排気ガス処理において特に問題となるゴールドス
タート時の排気ガス浄化能力を大幅に改善することがで
きる。 (2) 電気加熱式ハニカム体(EHH)のハニカム体
(H)に排気ガス浄化用の触媒を担持する場合、ヒータ
特性の向上はもとより排気ガス浄化装置(A)全体の排
気ガス浄化能を向上させることができる。 (3) 電気加熱式ハニカム体(EHH)の構成部材が局部
的に加熱されることがないため、部材劣化に伴う耐振耐
久性(機械的強度)の低下を防止することができる。 (4) 電気加熱式ハニカム体(EHH)それ自体がヒータ
となるため、別途にヒータ材を製作し、配設しなくても
よい。 (5) 電気加熱式ハニカム体(EHH)の主要な構成要素
であるハニカム体(H)において、該ハニカム体の中心
部及びその近傍部位の平板状帯材(1)と波板状帯材
(2)の当接部(12)は、他の部位よりろう接合される割
合が大きいため、通常この種のハニカム体の中心部にみ
られるスコーピング(飛出し)が防止され、長期に亘り
優れたヒータ機能を発揮することができる。Therefore, the following excellent effects are achieved in the present invention. (1) Exhaust gas is uniformly heated in an electric heating type honeycomb body (EHH) and heated to a temperature suitable for catalytic reaction. Can be greatly improved. (2) When the catalyst for exhaust gas purification is carried on the honeycomb body (H) of the electrically heated honeycomb body (EHH), not only the heater characteristics are improved but also the exhaust gas purification ability of the entire exhaust gas purification device (A) is improved. Can be made. (3) Since the constituent members of the electrically heated honeycomb body (EHH) are not locally heated, it is possible to prevent the deterioration of the vibration resistance (mechanical strength) due to the deterioration of the members. (4) Since the electric heating type honeycomb body (EHH) itself serves as a heater, it is not necessary to separately manufacture and dispose the heater material. (5) In the honeycomb body (H), which is a main constituent element of the electric heating type honeycomb body (EHH), the flat plate-shaped strip (1) and the corrugated plate-shaped strip (1) at the central portion of the honeycomb body and the vicinity thereof ( The contact part (12) of 2) has a higher rate of brazing than other parts, so that scoping (protrusion) normally found in the central part of this type of honeycomb body is prevented, and it is excellent for a long time. The heater function can be exhibited.
【図1】 本発明の第一実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第一実施例のろう付け態様を説明す
るため電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 2 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第二実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 3 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a second embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の第三実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 4 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a third embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の第四実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 5 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a fourth embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の第五実施例のろう付け態様を説明す
るため電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 6 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a fifth embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の第六実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 7 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a sixth embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の第七実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 8 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a seventh embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の第八実施例のろう付け態様を説明す
るための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図であ
る。FIG. 9 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing aspect of an eighth embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の第九実施例のろう付け態様を説明
するための電気加熱式ハニカム体(EHH)の正面図で
ある。FIG. 10 is a front view of an electrically heated honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode of a ninth embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の電気加熱式ハニカム体(EHH)
を組込んだ排気ガス浄化装置の一部を省略した断面図で
ある。FIG. 11: Electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention
It is sectional drawing which abbreviate | omitted a part of exhaust gas purification apparatus incorporating.
【図12】 本発明の電気加熱式ハニカム体(EHH)
の正面図である。FIG. 12: Electric heating type honeycomb body (EHH) of the present invention
FIG.
A……………… 排気ガス浄化装置 MC…………… 主触媒 EHH………… 電気加熱式ハニカム体 H……………… 電気加熱式ハニカム体を構成するハニ
カム体 B1 …………… 中心部電極材 B2 …………… 外周部電極材 C1 ,C2 …… ケーシング F……………… 排気ガス流方向 1……………… 平板状帯材 2……………… 波板状帯材 12…………… 平板状帯材と波板状帯材の当接部 3……………… セル(網目状通気孔路) 4……………… 外部電源部 41,42…… リード線 5……………… ハニカム体の断面 6……………… ろう付け部 7……………… 非ろう付け部A ……………… Exhaust gas purifying device MC ………… Main catalyst EHH ………… Electric heating type honeycomb body H ……………… Honeycomb body constituting electric heating type honeycomb body B 1 …… ………… Center electrode material B 2 ……………… Peripheral electrode material C 1 , C 2 …… Casing F ……………… Exhaust gas flow direction 1 ……………… Flat plate strip 2… …………… Corrugated strip 12 ……………… Abutting part between flat strip and corrugated strip 3 ……………… Cell (mesh-like vent passage) 4 ………… ...... External power supply section 41,42 ...... Lead wire 5 ……………… Cross section of honeycomb body 6 ……………… Brazed section 7 ……………… Non brazed section
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/24 L H05B 3/00 330 Z 8918−3K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F01N 3/24 L H05B 3/00 330 Z Z 8918-3K
Claims (11)
極材及び中心部電極材とし、かつ薄肉金属板製の平板状
帯材と波板状帯材を前記中心部電極材の周りに相互に当
接するように重積させて製作したハニカム体を前記ケー
シング内に固定した構造の電気加熱式ハニカム体におい
て、前記ハニカム体が、 (i) 前記ハニカム体の軸方向の中心部電極材から前記ハ
ニカム体の外周部に至る平面または曲面からなる断面を
ハニカム体内に規定するとともに、 (ii) 前記断面を含む所望幅(W)の少なくとも2以上
の空間領域(Z)をハニカム体内に規定し、 (iii) 前記空間領域(Z)内にある平板状帯材と波板状
帯材との当接部をろう付けしたもの、であることを特徴
とする電気加熱式ハニカム体。1. A casing and a central portion are used as an outer peripheral electrode material and a central electrode material, respectively, and a flat metal strip and a corrugated metal strip made of a thin metal plate are applied to each other around the central electrode material. In an electric heating type honeycomb body having a structure in which a honeycomb body manufactured by stacking so as to be in contact with each other is fixed in the casing, the honeycomb body is (i) an axial center electrode material of the honeycomb body to the honeycomb body. (Ii) defining at least two or more space regions (Z) having a desired width (W) including the above-mentioned cross section in the honeycomb body, and ) An electrically heated honeycomb body, characterized in that the flat plate-shaped band member and the corrugated plate-shaped band member in the space region (Z) are brazed at their contacting portions.
電源部に接続されたものである請求項1に記載の電気加
熱式ハニカム体。2. The electrically heated honeycomb body according to claim 1, wherein the outer peripheral electrode material and the central electrode material are connected to an external power source.
にして360°/n(但し、n=2,3……の整数)の
対称位置に規定されるものである請求項1に記載の電気
加熱式ハニカム体。3. The spatial region (Z) is defined at a symmetrical position of 360 ° / n (where n = 2, 3, ...) with respect to the central electrode material. The electrically heated honeycomb body according to the item 1.
にして非対称位置に規定されるものである請求項1に記
載の電気加熱式ハニカム体。4. The electrically heated honeycomb body according to claim 1, wherein the space region (Z) is defined at an asymmetric position with respect to the central electrode material.
間領域(Z1 )と、別の所望幅(W2 )の空間領域(Z
2 )を組合わせたものである請求項1に記載の電気加熱
式ハニカム体。5. A space region (Z) is provided with a spatial region of the desired width (W 1) (Z 1) , the spatial region (Z another desired width (W 2)
The electrically heated honeycomb body according to claim 1, which is a combination of 2 ).
(W)が、中心部電極材の外径(d)以上のもの(W≧
d)である請求項1に記載の電気加熱式ハニカム体。6. The desired width (W) set on the front surface of the honeycomb body is not less than the outer diameter (d) of the central electrode material (W ≧
The electrically heated honeycomb body according to claim 1, which is d).
(W)が、中心部電極材の外径(d)より小さいもの
(W<d)である請求項1に記載の電気加熱式ハニカム
体。7. The electric heating type according to claim 1, wherein the desired width (W) set on the front surface of the honeycomb body is smaller than the outer diameter (d) of the central electrode material (W <d). Honeycomb body.
が、電気的絶縁層を有するものである請求項1に記載の
電気加熱式ハニカム体。8. The electrically heated honeycomb body according to claim 1, wherein the surface of the strip material at the non-brazing site of the honeycomb body has an electrically insulating layer.
るものである請求項8に記載の電気加熱式ハニカム体。9. The electrically heated honeycomb body according to claim 8, wherein the electrically insulating layer is composed of Al 2 O 3 .
触媒を担持したものである請求項1に記載の電気加熱式
ハニカム体。10. The electrically heated honeycomb body according to claim 1, wherein the honeycomb body carries an oxidation catalyst for purifying exhaust gas.
還元触媒を担持したものである請求項1に記載の電気加
熱式ハニカム体。11. The electrically heated honeycomb body according to claim 1, wherein the honeycomb body carries an oxidation-reduction catalyst for purifying exhaust gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27917792A JP3312933B2 (en) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | Electric heating type honeycomb body |
Applications Claiming Priority (1)
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