JP3312933B2 - Electric heating type honeycomb body - Google Patents
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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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 purifying apparatus in order to improve a major drawback of this type of exhaust gas purifying apparatus, that is, a problem of a low exhaust gas purification rate at the time of 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, there are a monolith type made of ceramics using a ceramic material such as cordierite, and a metal made of metal. Monolith type is known. Particularly recently, metal monolith type devices have been actively studied from the viewpoint of mechanical strength, durability, electric resistance, purification efficiency, miniaturization of devices, and the like. In the following description, the latter metal monolith type is mainly described for convenience of description. In general, a metal monolith type exhaust gas purifying apparatus stacks a flat strip made of a heat-resistant thin steel sheet and a corrugated strip formed by corrugating the thin steel sheet so as to have an abutting portion. Then, a honeycomb-shaped laminate (hereinafter, referred to as a honeycomb body) having a large number of mesh-shaped vent holes (hereinafter, referred to as cells) for an exhaust gas passage in the axial direction manufactured by winding and laminating the same in a spiral pattern. ) And a cylindrical metal case with both ends opened for loading and fixing the honeycomb body. The honeycomb body and the metal case are designed to withstand thermal expansion and thermal stress generated under a high temperature of the exhaust gas itself and a high temperature atmosphere due to an exothermic reaction between the exhaust gas and the purification catalyst. It is firmly fixed by brazing or welding so that it can withstand severe vibrations at the time. It goes without saying that the contact portions between the flat band material and the corrugated band material constituting 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。A major problem with this type of exhaust gas purifying apparatus is as follows. That is, at the time of starting the engine (at the time of cold start), the optimum temperature at which the exhaust gas purifying catalyst such as Pt, Pd, Rh supported on the wall surface of the metallic honeycomb body efficiently causes a catalytic reaction with the exhaust gas. The condition is not reached, and most of the harmful substances such as CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon compounds) emitted from the engine are released to the atmosphere without being purified. . And this is about to be questioned from a pollution control perspective.
【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。[0004] Various proposals have been made to solve the problems at the time of starting the engine (at the time of cold start). For example, (i) Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609 discloses that a converter using a ceramic monolith type as a main catalyst supporting matrix is manufactured in advance in a honeycomb shape at a portion near the exhaust gas upstream side of the main catalyst supporting matrix. Coating a coated metal support with alumina and disposing an energizable metal monolith catalyst, (ii) 2-94
No. 316 discloses a method in which a far-infrared heater is provided on the outer peripheral portion of the catalyst body. (Iii) Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-10022 discloses a heater on the front surface (upstream of exhaust gas) of a monolithic catalyst. A method of arranging a rectifying plate for rectifying exhaust gas in front of the heater. (Iv) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-277916 discloses that a desired number of corrugated strips are folded in a bellows shape to form one bundle. And a method in which an electrical insulator is disposed between adjacent layers of the bundle and electrical contacts are fixed to each end of the bundle. However, these conventional proposals are insufficient in the temperature rising temperature and the temperature of the temperature rising in view of the demand that the honeycomb body having the heater function be sufficiently heated to perform the catalytic reaction efficiently. The distribution is not satisfactory because the distribution is uneven, the cost is increased for solving 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 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional honeycomb body having a heater function. The present inventors have made various investigations on a technique for uniformly and sufficiently raising the temperature of the honeycomb body, particularly the entire inside of the honeycomb body at the time of cold start. In particular, the present inventors have enthusiastically studied the improvement of an electrically heated honeycomb body for an exhaust gas purifying device 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 sheet flat and corrugated strips proposed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 63-67609 described as a prior art. It is stacked so that it is in contact with each other, and it is wound and formed to produce a wound type honeycomb body, and an electrode material is disposed at a central portion and an outer peripheral portion thereof to form a pre-heater (the above-mentioned prior art is a conventional type). Further, the wall surface of the honeycomb body is coated with alumina, but it is recognized that this is because the formed coating layer carries a catalyst for purifying exhaust gas.)
Found the following disadvantages. For example,
In the honeycomb body as an electric heating type preheater having the above-mentioned structure, the outer peripheral electrode material of the honeycomb body is a positive (positive) pole and the central electrode material is a negative (-) electrode with respect to an external power supply (battery or the like). (A) Outer peripheral electrode material (Because the honeycomb body is fixed in, for example, a conductive cylindrical metal case, the entire metal case becomes the outer peripheral electrode material.) Ratio of the current-carrying area formed by the flat band material and the corrugated band material per unit volume in the outer peripheral portion of the honeycomb body and the vicinity thereof with respect to the surface area of the honeycomb body (in other words, the ratio of the current density in this region is referred to as Can be.)
(B) The ratio of the current-carrying area formed by the flat band material and the corrugated band material per unit volume in the central part of the honeycomb body and the vicinity thereof to the surface area of the central electrode material (for example, Ni round bar material) ( Ratio of the current density at the site)
Since the former (a) is overwhelmingly more numerous, the current density flowing through the walls of the former cells is much smaller than the latter, in other words, the current at the outer peripheral portion of the honeycomb body and the vicinity thereof due to energization. The calorific value obtained by resistance heating is
The calorific value is small as compared with the calorific value obtained by resistance heating at the central portion of the honeycomb body and the vicinity thereof. As a result, the temperature inside the honeycomb body as the preheater becomes non-uniform.
【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, a conventional exhaust gas purifying apparatus incorporating an electric heating type honeycomb body having a pre-heater function (note that the outline of the entire apparatus is the same as that shown in FIG. In FIG. 11), the inside is not uniformly heated and heated by energization, and the exhaust gas passing through the inside is heated unevenly to the downstream main catalyst (MC: Main Converter). 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, optimal exhaust gas purification cannot be achieved.
In addition, in the conventional electric heating type honeycomb body, when the central portion is set to an appropriate temperature due to the difference in current density described above, the outer peripheral portion becomes low in temperature. The area near the electrode material is overheated, and in extreme cases, meltdown (melt)
As a result, the vibration resistance (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, the present inventors, in the structure of the conventional honeycomb body having the pre-heater function, use the electrode material (the central electrode material B) as described in (a) and (b) above.
1 , Conducting area (current density) for outer electrode material B 2 )
It has been found that, when the means for making the same are substantially the same, the inside of the honeycomb body is uniformly heated, and thereby a high exhaust gas purification rate is achieved. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus based on the above findings, and in particular, to provide an electric heating type honeycomb body having excellent heater characteristics, which is a main component thereof.
【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 apparatus incorporating an electrically heated honeycomb body is known in the art as an EHC.
(Electrically Heated Converter). 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.
In connection with 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、各電極に通電し、発熱できる構造とした電気
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、本発明は、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に関するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In summary of the present invention,
According to the present invention, the casing and the central portion are formed as an outer peripheral electrode material and a central electrode material, respectively, and the flat band material and the corrugated band material made of a thin metal plate are brought into contact with each other around the central electrode material. In the electric heating type honeycomb body having a structure in which a honeycomb body manufactured by stacking the honeycomb body is fixed in the casing, and each electrode is energized and capable of generating heat, a flat strip material constituting the honeycomb body as the honeycomb body The brazing of the contact portion between the honeycomb body and the corrugated strip selects 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 portion of the honeycomb body; A desired width (W) including the cross section was selected on the front of the body, and the cross section was translated within the desired width (W) to form a spatial trajectory, and the contact portion in the spatial trajectory was brazed. Electrical processing characterized by using It relates formula honeycomb body.
In other words, the present invention provides the electrically heated honeycomb body according to the present invention, wherein the honeycomb body comprises: (i) a flat or curved surface extending from an axial center electrode material of the honeycomb body to an outer peripheral portion of the honeycomb body. (Ii) at least two or more spatial regions (Z) having a desired width (W) including the cross-section are defined in the honeycomb body; and (iii) the spatial region (Z) is defined in the honeycomb body. Wherein the contact portion between the flat band member and the corrugated band member is brazed, and wherein the honeycomb structure is an electric heating type honeycomb body.
【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。Hereinafter, a technical configuration and an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It goes without saying that 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 apparatus (A) will be described. Generally, the electrically heated honeycomb body (EHH) having a pre-heater function of the present invention is used by being incorporated in an exhaust gas purifying apparatus (A) in a mode shown in FIG. FIG. 11 shows an electrically heated honeycomb body (EHH).
FIG. 2 is a cross-sectional view in which a part of an exhaust gas purifying device (A) in which is incorporated is omitted. As shown in the figure, the exhaust gas purifying device (A) has an electrically heated honeycomb body (EHH) upstream of the exhaust gas and Pt, Pd, Rh on the downstream side in the exhaust gas flow direction (F). The main (main) catalyst (MC) supporting a catalyst for purifying exhaust gas such as a metal case (C 1 )
It is arranged and arranged inside. Then, the electric heating type honeycomb body (EHH) are honeycomb bodies (H), the center electrode member (B 1), and while being constituted by the outer peripheral portion electrode member (B 2), these electrode materials (B 1, B 2 ) is connected to the external power supply section (4) by conducting wires (41, 42). It should be noted that in the arrangement of the electrically heated honeycomb body (EHH), attention must be paid to insulation from other members, but this is omitted in FIG. 11 for simplicity. 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. In such a case, the main catalyst (MC) may be omitted. Needless to say. That is, in such a case, EHH
Will also serve as the function of the 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) of the electrically heated honeycomb body (EHH) shown in FIG. As shown in FIG. 12, a honeycomb body (H), which is a main component of the electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention, generally includes a flat metal strip (1) made of a thin metal plate and a corrugated sheet. It is manufactured by winding and laminating the strips (2) so as to abut each other. Thereby, a large number of contact portions (12) of both strips (1, 2) and a large number of exhaust gas reticulated vent channels (cells) (3) are automatically formed. The outer peripheral electrode material (B 2 ) also serves as a casing (C 2 ) for 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 (E) of the present invention
In (HH), a technical means for uniformly heating the inside of the honeycomb body (H), which is a main component when electricity is supplied, 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 a honeycomb body (H) produced by winding and laminating a flat metal strip (1) made of a thin metal plate and a corrugated web (2) so as to abut each other, a flat web ( When brazing (brazing) the contact portion (12) of 1) and the corrugated strip (2), the brazed portion (brazed portion) and the non-brazed portion (non-brazed portion) If provided, a large difference in electrical resistance occurs between the two. Needless to say, the part that is not brazed is only a mechanical contact between the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2).
The electrical resistance is higher than that in which both strips (1, 2) are completely joined by the brazing material. When the honeycomb body (H) manufactured by such a brazing mode is energized, most of the current flows to the brazed portions, and resistance heat is generated in the channels of the brazed portions. become. Further, in the band material (1, 2) of the non-brazed part of the present invention, when an electric insulating layer, for example, an insulating layer of Al 2 O 3 is provided on the outer surface thereof, the current is reliably applied to the brazed part during energization. Therefore, the amount of heat generated by the resistance 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。According to the present invention, the inside of the honeycomb body (H) is uniformly heated by electric conduction by utilizing the difference in resistance heat generation inside the honeycomb body (H) manufactured under the above-mentioned brazing mode. Like that. 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) at the time of 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。FIGS. 1 and 2 show a honeycomb body (H) of the present invention.
It is a figure for explaining the brazing mode of the 1st example applied to (1). 1, reaches the outer periphery of the central portion electrode material of the electrically heated honeycomb body of the present invention (EHH) (B 1) a cross-sectional view through the honeycomb body from the center electrode member (B 1) (H) The cross section (5) is shown. FIG. 2 is a front view of the electrically heated honeycomb body (EHH) shown in FIG. In FIG. 2, a hatched portion having a width (W) indicates a brazing portion (6), and a white background portion indicates a non-brazing portion (7). The brazing portion (6) extends over the entire width ( lo ) of the honeycomb body including the cross section (5) (in a 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 manner of brazing the honeycomb body (H) is performed as follows. First, as shown in FIG. 1, the central electrode material (B 1 ) in the axial direction of the honeycomb body (H).
And a spatial area (Z) of a desired width (W) including a cross section (5) including a plane extending to the outer peripheral surface of the honeycomb body (H) and including the cross section (5) as shown in FIG. Stipulates,
The contact portion (12) of the flat strip (1) and the corrugated strip (2) existing in the space area (Z) is brazed. Needless to say, the brazing portion (6) indicated by hatching in FIG. 2 coincides with the spatial region (Z). According to the brazing mode as described above, the outer peripheral electrode material (B 2 )
The current density flowing in each of the strips (1, 2) and the contact portion (12) of each of the strips (1, 2) is substantially the same in the vicinity of the central electrode material (B 1 ). Thus, 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. As shown in FIG. 2, four planar cross-sections (5) are defined in the honeycomb body, and the spatial region (Z) is 90% centered on the central electrode material.
It is specified in the symmetric position of °. In the present invention, the angle (α) formed by the symmetrical spatial region (Z) is defined by 360 ° / n (where n is an integer of 2, 3,...), Where n corresponds to the number of cross sections. It is. In the present invention, it is needless to say that the spatial regions (Z) are not only symmetrically arranged but also asymmetrically arranged as will be shown in the embodiments 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) ( As for the relationship between the outer diameter (D) (see FIG. 2) of H), it has been found from experiments by the present inventors that it is preferable to relate them by the following equations (1) and (2). Thereby, W can be set rationally. d / 5 ≦ W ≦ 5d (1) D / 15 ≦ d ≦ D / 5 (2) Note that the above relational expression is only a rough guide, and that the center electrode material (B 1 ) If the value of the large width (W) is adopted with respect to the outer diameter (d), the current density in the vicinity of the central electrode material (B 1 ) increases, so that abnormal heating, melting and the like of the part are caused. You have to be careful. The brazing mode of the honeycomb body (H) of the present invention shown in FIGS.
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, as the flat band material (1) used for manufacturing the honeycomb body (H) constituting the electrically heated honeycomb body (EHH), an ordinary metal monolith type main catalyst is used. The strip used in the production of the carrier matrix (MC), for example chrome steel (chrome 13-25
%), A heat-resistant stainless steel such as Fe-Cr 20% -Al 5% or a heat-resistant stainless steel to which a rare earth is added to improve oxidation resistance.
Use a band of 4 mm to 0.1 mm. Further, as the corrugated sheet material (2), one obtained by corrugating the flat sheet material (1) so as to have a predetermined substantially sine wave or substantially trapezoidal wave is used. In addition, a Ni-Cr alloy, a Ni-Cr-Fe alloy, a Ni-Cr-Al-Fe alloy, etc. are used in consideration of the electrical conductivity of the honeycomb body (H) at a high temperature.
【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 particular, in the present invention, in order to improve the heater characteristics of the electrically heated honeycomb body (EHH), a catalyst for purifying exhaust gas is supported on the wall surface of the honeycomb body (H), as described later. be able to. In such a case, the members constituting the honeycomb body (H), that is, those in which Al is contained in the flat band material (1) and the corrugated band material (2), or an Al layer is provided on the surface thereof. Heat the thing,
A whisker-like or mushroom-like alumina (Al 2 O 3 ) layer is preferably deposited on the surface.
The whisker-like alumina layer is preferable because it can firmly hold a washcoat layer for supporting an 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 electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention, in order to improve the heater characteristics (heating characteristics), the electrically heated honeycomb body (EHH) is used.
The exhaust gas purifying catalyst can be supported on the wall surface of the honeycomb body (H), which is a main component of H). As is well known, HC (hydrocarbon compounds) and CO (carbon monoxide) in exhaust gas are converted into oxidation catalysts (Pt,
Pd, Cr, V, Cu, etc.)
Detoxified by O 2 and H 2 O. An oxidation-reduction (ternary) catalyst (Pt-Rh, Pt-Rh) for simultaneously purifying HC, CO and NOx exhausted in exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio.
Pd-Rh type) is well known, and these exhaust gas components are oxidized to CO 2 or H 2 O or N 2
It is reduced to. In addition, even in the three-way catalyst system, the catalytic reaction proceeds 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 purpose of supporting the exhaust gas purifying catalyst on the side of the honeycomb body (H) is to improve the purifying performance of the entire exhaust gas purifying apparatus (A), while at the same time as mentioned above, The effective use of the calorific value is based on the fact that the calorific value is used for improving the heater characteristics. In the present invention, the catalyst supported on the wall surface of the honeycomb body (H) is preferably an oxidation catalyst in view of the magnitude of the calorific value, as can be seen from the above-mentioned catalytic reaction. However, oxidation reduction (three-way catalyst) (a three- way catalyst). In addition,
The method for supporting these catalyst components will be described in connection with 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。The electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention
The arrangement relationship (energization connection) between the power supply unit and the external power supply unit (4) may be performed as shown in FIG. 1, and may be performed as shown in FIG. 11 when viewed from the entire exhaust gas purifying apparatus (A). 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 for a limited time by a timer, or a desired time may be supplied to the honeycomb body. The temperature of the honeycomb body or the temperature of the exhaust gas may be measured by a sensor (such as a thermocouple) attached to the site, and the temperature may be turned on and off at a desired set value. The external power supply (4)
Although a 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 a brazing mode of a second embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention, and corresponds to FIG. In the second embodiment,
Compared with the first embodiment, two planar cross-sections (5) shown in FIG. 1 are set, and the angle formed by the spatial region (Z), α
= 180 °, but 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 a brazing mode of the third embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention, and corresponds to FIG. In the third embodiment,
Compared to the first embodiment, the first embodiment has W> d
The third embodiment differs from the third embodiment in that W <d, but the other technical configurations are the same. By such a brazing mode, both electrode materials (B 1 , B 2 )
Can be made approximately the same in the current density in the vicinity.
【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, α = 45 °, and W <d. Although different in point, 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 a brazing mode of a fifth embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention.
This corresponds to FIG. The fifth embodiment is different from the first to fourth embodiments in that the cross section (5) is flat.
The cross section (5) is a curved surface, and this curved surface is used as a spatial 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 view for explaining a brazing mode of a sixth embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention.
The spatial region (Z) of the first to fifth embodiments has an angle (α) between the spatial regions (Z) of 360 ° / n with respect to the center electrode material (B 1 ). It is specified in the target position. On the other hand, the sixth embodiment shown in FIG. 7 is defined in an asymmetric position. Other technical configurations are exactly the same as 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 a brazing mode of a seventh embodiment applied to the honeycomb body (H) of the present invention.
In the seventh embodiment, a spatial region (Z 1 ) having a predetermined width (W 1 ) including a predetermined planar cross section (5) defined in the honeycomb body (H) is used.
1 ) and a spatial area (Z 2 ) having a predetermined width (W 2 ) including another planar cross section (5) (Z = Z 1 + Z 2 ) (W 1 ≠ W 2). ). Other technical configurations are exactly the same as 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 sectional shape of the honeycomb body (H) is
Other technical configurations are exactly the same as in the first embodiment except that they are of a race track 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 is exactly the same as the first embodiment except that the cross-sectional shape of the honeycomb body (H) is substantially triangular.
【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 strip (1, 2) by an appropriate method. For example, when the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2) are wound and formed into a honeycomb body (H), at least one of the two strip materials (1, 2) is used. The brazing material may be supplied to the necessary parts by coating. Alternatively, the brazing material coating liquid may be supplied to a necessary portion of the band material while synchronizing with the winding speed at the time of winding the band material. From the viewpoint of saving of the brazing material, durability of the honeycomb body, and the like, it is preferable that the brazing material is supplied to a required portion of the corrugated strip (2) at the top (peak or valley). In the present invention, in order to enhance the electrical insulation of the non-brazed portion other than the brazed portion, the brazed honeycomb body is oxidized, or the portion is coated with alumina slurry, and subjected to a heat treatment to heat the portion. May be formed with an electrically insulating alumina coating layer. The formation of the above-mentioned alumina coating layer may be carried out at the same time when the flat strip material (1) and the corrugated strip material (2) are wound and formed into a honeycomb body (H). For example, an alumina slurry may be applied to a portion to which the brazing material is not supplied at the time of winding 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。The electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention
Is generally the main catalyst (MC) as shown in FIG.
It is arranged and used at the front of the vehicle. Hereinafter, the main catalyst (MC) will be described. Exhaust gas purification device (A)
The other main component of the main catalyst (MC) is
It may be a ceramic monolith type,
Alternatively, a monolithic type made of metal may be used. These may be manufactured according to a conventional method, for example, by manufacturing a main catalyst supporting base which is a precursor of the main catalyst (MC), and supporting an exhaust gas purifying catalyst on this.
Hereinafter, a method of producing a metal (metal) monolith-type main catalyst supporting base will be described, but the main catalyst supporting base applicable to the present invention is not limited thereto. The method for 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 main catalyst carrier of a winding type having a circular cross section. This is manufactured by laminating a flat strip (1) and a corrugated strip (4) made of a heat-resistant, thin-walled metal sheet so as to abut each other, and winding and laminating them in a spiral. You. A large number of mesh-shaped vent holes (cells) (3) serving as exhaust gas passages are automatically formed by winding and laminating. The wound-type honeycomb body (H), which is a main component of the above-described electrically heated honeycomb body (EHH), is also manufactured by this method. More specifically, it may be manufactured as follows. Fe-Cr 20% -Al 5%-
0.02% thickness of 0.02% heat-resistant steel, 38mm wide
Is passed between the forming gears to form a corrugated strip having a pitch width (3.0 mm) and a wave height (1.4 mm). Next, the flat strip and the corrugated strip manufactured by corrugating the flat strip are piled on each other, and the end is inserted into the slit portion of the slit-shaped wound forming rod,
For example, a metal main catalyst supporting body having an outer diameter of 70 mm and having a large number of mesh-shaped vent holes (cell density of 300 cpsi) in the axial direction may be formed by batch winding and lamination.
【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 main catalyst supporting base of a hierarchical type having a circular cross section. This is manufactured by laminating a flat strip (1) and a corrugated strip (2) made of a heat-resistant thin metal plate in a hierarchical 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 cross section. In this method, a heat-resistant flat metal strip (1) and a corrugated steel strip (2) are brought into contact with each other to form a purifying element (E), and a desired number of the purifying elements (E) is fixed. It is manufactured by extending radially 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 supporting base having a circular cross section. This is a heat-resistant flat metal strip made of a thin metal plate and a corrugated steel strip are brought into contact with each other to form a purifying element (E), and the purifying element (E) is formed into a flat steel strip on the outermost surface. Each of the purification elements (E) is stacked in a hierarchical manner, and each purification element (E) is bent in the opposite direction about two fixed points (S 1 , S 2 ) set on the upper and lower outermost surfaces, that is, each purification element (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 carry a catalyst for purifying exhaust gas such as Pt, Pd, Rh or the like on the main catalyst carrier 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 were mixed was applied,
What is necessary is just to heat-process to 0 degreeC. Next, in order to support a catalyst such as a Pt, Pd, Rh catalyst or the like on the catalyst supporting layer formed in this manner, a catalyst component may be supported by a normal method such as impregnation. 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。The electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention
Is generally fixed together with the main catalyst (MC) in a metal case (C 1 ) together with the main catalyst (MC) for manufacturing an exhaust gas purifying apparatus (A) as shown in FIG. Such a metal case (C 1 ) is for accommodating and fixing the above-mentioned electrically heated honeycomb body (EHH) and the main catalyst (MC) inside. However, there is no restriction on its shape. As the material of the metal case (C 1 ), the same type of heat-resistant steel as that of the main body supporting the main catalyst may be used, or a material having more excellent heat and corrosion resistance may be used. In addition, the metal material of the outer part has a double structure that is more heat and corrosion resistant than the inner part,
Specifically, ferrite stainless steel may be used for the inner part and austenitic stainless steel may be 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。The electric heating type honeycomb body (EH) of the present invention
H) generally includes a metal case (C) as a main component (pre-catalyzer) of the exhaust gas purification device (A).
Although it is disposed and used upstream of the main catalyst (MC) in 1 ), it can be used instead of the main catalyst (MC) (as a main characterizer). 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 and sufficient resistance heating can be obtained at the time of energization. Further, in the honeycomb body (H), an exhaust gas purifying catalyst can be carried on a wall surface thereof in order to improve 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。Accordingly, the following excellent effects are achieved in the present invention. (1) Since the exhaust gas is uniformly heated in the electrically heated honeycomb body (EHH) and heated to a temperature suitable for the catalytic reaction, the exhaust gas purification capacity at the time of gold start, which is particularly problematic in the exhaust gas treatment, is improved. Can be greatly improved. (2) When the exhaust gas purifying catalyst is carried on the honeycomb body (H) of the electrically heated honeycomb body (EHH), the exhaust gas purifying performance of the entire exhaust gas purifying apparatus (A) is improved as well as the heater characteristics. Can be done. (3) Since the constituent members of the electrically heated honeycomb body (EHH) are not locally heated, it is possible to prevent a decrease in vibration resistance (mechanical strength) due to deterioration of the members. (4) Since the electrically heated honeycomb body (EHH) itself serves as a heater, it is not necessary to separately manufacture and arrange a heater material. (5) In the honeycomb body (H), which is a main component of the electric heating type honeycomb body (EHH), the flat strip material (1) and the corrugated strip material (1) at the center of the honeycomb body and in the vicinity thereof. Since the contact portion (12) of (2) has a higher ratio of brazing than other portions, scoping (protrusion) normally seen in the central portion of this type of honeycomb body is prevented, and it is excellent over a long period of 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 according to 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 according to 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 according to 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 according to 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 according to 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 electric heating type honeycomb body (EHH) for explaining a brazing mode according to 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 according to 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 according to 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 mode according to 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 according to 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 is an electrically heated honeycomb body (EHH) of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view in which a part of an exhaust gas purifying apparatus incorporating the same is omitted.
【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 is an electrically heated 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 purification device MC: Main catalyst EHH: Electric heating type honeycomb body H: Honeycomb body forming an electric heating type honeycomb body B 1: Central electrode material B 2 Outer electrode material C 1 , C 2 Casing F Exhaust gas flow direction 1 Flat band material 2 ………… Corrugated strip 12 ………… Contact portion between flat plate and corrugated strip 3 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. External power supply 41, 42 Lead wire 5 Cross section of honeycomb body 6 Brazing part 7 Non-brazing part
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86 F01N 3/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-37/36 B01D 53/86 F01N 3/00
Claims (2)
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、各電極に通電し、発熱できる構造と
した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 respectively used as an outer peripheral electrode material and a central electrode material, and a flat strip made of a thin metal plate and a corrugated strip are mutually applied around the central electrode material. A honeycomb body manufactured by stacking so as to be in contact with each other is fixed in the casing, and each electrode is energized to generate heat. In the electric heating type honeycomb body, the honeycomb body includes: (i) a shaft of the honeycomb body; A cross section composed of a flat or curved surface extending from the central electrode material in the direction to the outer peripheral portion of the honeycomb body is defined in the honeycomb body. (Ii) At least two or more spatial regions (Z) having a desired width (W) including the cross section ) Is defined in the honeycomb body, and (iii) a contact portion between the flat band material and the corrugated band material in the space area (Z) is brazed. Type 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。2. The electrically heated honeycomb body according to claim 1, wherein a surface of the strip material at a non-brazed portion of the honeycomb body has an electrically insulating layer.
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