JPH08273805A - 通電発熱可能なハニカム体 - Google Patents

通電発熱可能なハニカム体

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JPH08273805A
JPH08273805A JP7073127A JP7312795A JPH08273805A JP H08273805 A JPH08273805 A JP H08273805A JP 7073127 A JP7073127 A JP 7073127A JP 7312795 A JP7312795 A JP 7312795A JP H08273805 A JPH08273805 A JP H08273805A
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slit
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Yasushi Kato
靖 加藤
Shigeharu Hashimoto
重治 橋本
Yoshinobu Watanabe
義信 渡辺
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 通電性材料からなる隔壁１１に仕切られたガ
ス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔１２を有し、
ガス流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカム体
であって、このハニカム体に通電する際の電流の流れを
制御することによりハニカム体の発熱を制御してなる通
電発熱可能なハニカム体１０である。ハニカム体１０に
おける電流集中部分近傍（周辺部）１５の貫通孔１２と
隔壁１１からなるセル構造を、電流集中に伴なって発生
する応力を低減させる構造に形成した。 【効果】 電流集中に伴なって発生する応力を低減さ
せ、ハニカム体のセル破断を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は通電発熱可能なハニカ
ム体に関し、さらに詳しくは、自動車のコールドスター
ト時に排出される排ガスの浄化等に使用するハニカムヒ
ーターとして好適に適用できるハニカム体に関する。
【０００２】
【従来の技術】 近年になり、自動車等の内燃機関から
排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯX ）、一酸化炭
素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するための触媒、
触媒担体等として、金属製のハニカム構造体が注目を集
めるようになってきた。一方、排ガスの規制強化に伴な
い、コールドスタート時のエミッションを低減するヒー
ター等の開発も切望されている。
【０００３】 本出願人は、上記した要請に対して、下
記に示すヒーターを提案した。すなわち、特開平４−２
２４２２０号公報には、ハニカム構造体において電極間
にスリット等の抵抗調節機構を設けたヒーターが開示さ
れており、このヒーターではエンジン始動時の低温排気
ガスを迅速に加熱、昇温できる。
【０００４】 また特開平４−２７７４８１号公報に
は、図２３に示すように、ハニカム構造体において、電
流が最も集中する部分であるスリット１００の先端隔壁
ａ及び比較的電流が集中する隔壁ｂ部分を導電性材料に
て厚く形成した例が、図２４には、電流集中部分の貫通
孔ｄ，ｆ，ｈを導電性材料で封止したヒーター構造が記
載されている。このヒーター構造においては、電流が集
中する部分としてスリット先端隔壁ａ、及び比較的電流
が集中する隔壁ｂ部分を厚くあるいは封止するとされて
いるが、実際には、通電時に温度が高くなるのはスリッ
ト端部セルではなく、スリット端側面のセル部分である
ことが判明した。このため、上記の技術では電流集中部
分の異常発熱を防止するには不十分である。
【０００５】 更に、特開平６−６６１３２号公報に
は、ハニカム構造体において、熱衝撃によって大きな熱
応力が発生する隔壁断面の一辺を１０ｍｍ以下に限定す
ることにより、熱応力を緩和してセルの変形やクラック
等の発生を防止するヒーター構造が記載されている。し
かし、このヒーター構造においても、実際にハニカム構
造体に通電を行った場合には、電流が集中するスリット
端部近傍（スリット端部側面）においてセルが変形し、
そこに高い応力が発生するすることが判明した。従っ
て、この部分のセルについて廻りのセルに比べ変形を防
止する等の対策をとることにより、熱応力を低下させる
必要がある。
【０００６】 さらに、特願平５−３１３７５４号とし
て、ハニカム構造体において、局所的に急速加熱させる
ためガス流れ方向の厚さの一部を薄くしたヒーター構造
の一例を提案した。しかし、このヒーター構造において
も、厚みの変化が所定箇所から急激に変化するため、そ
の部分で通電時に電流集中が発生することがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、ハニ
カム構造体に通電した場合には、電流が集中する部分が
生じる。例えば、スリットを入れた構造の場合はスリッ
ト端近傍、渦巻き形状であれば中央部がこれに相当す
る。さらに通電を繰り返した場合、電流が集中する部分
にてセルの破断が発生し、それが進行すると、通電しな
くなるという問題がある。
【０００８】 そこで、本発明者らは、上記の検討をさ
らに進めたところ、図２５に示すように、スリット端部
側面のセル部分において、熱応力、温度の高い個所が存
在しており、セルの変形も発生していることが判明し
た。従来提案されている技術においては、スリット端部
に電流が集中しているため、ここの部分での改良が必要
との認識であったが、この部分での電流集中による過熱
が生じても、当該部から外周部の温度の低い側へ熱が放
散されるため、あまり問題とはならないことが判明し
た。従って、本発明では、ハニカム構造体への通電繰り
返しを行った場合に発生するセル破断に対する更なる改
良を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、導
電性材料からなる隔壁に仕切られたガス流れ方向に実質
的に平行な多数の貫通孔を有し、ガス流入側及びガス流
出側の両端面を有するハニカム体であって、ハニカム体
に通電する際の電流の流れを制御することによりハニカ
ム体の発熱を制御してなる通電発熱可能なハニカム体に
おいて、ハニカム体における電流集中部分近傍（周辺
部）の貫通孔と隔壁からなるセル構造を、電流集中に伴
なって発生する応力を低減させる構造に形成したことを
特徴とする。
【００１０】 本発明においては、通電時に電流が集中
することにより、熱応力、温度が高くなりセルの変形が
生じる部分について、温度を低下させる、熱応力を
低減させる、セル変形を低減させる、といった観点か
ら改良を加えたものである。また、スリット構造の場
合、通電発熱時にスリット間でセルが接触しないよう
に、スリット延長線上に形成するセルの隔壁長さをスリ
ット幅方向に大きく形成して、通電発熱時にスリット間
が接触しないように改良を加えた。
【００１１】 本発明において、「電流集中に伴なって
発生する応力を低減させるセル構造」の具体的な構成と
しては、下記のものを挙げることができる。 (1) 電流集中部分近傍（周辺部）の隔壁の厚さを、その
他の部分の隔壁の厚さに比して大きく形成する。 (2) ハニカム体における電流集中部分近傍（周辺部）か
ら、外周側に向って隔壁の厚さを段階的に大きく形成す
る。 (3) ハニカム体に少なくとも一のスリットを形成して発
熱を制御し、スリットの先端部周囲の貫通孔を形成する
セルの隔壁厚さを、その他の部分の隔壁厚さに比して大
きくする。
【００１２】 (4) ハニカム体に少なくとも一のスリッ
トを形成して発熱を制御し、スリットの先端部周囲の貫
通孔を形成する隔壁の交点部の厚さを大きくする。 (5) 隔壁交点部の厚さを、外周側に向って段階的に大き
く形成する。 (6) ハニカム体に少なくとも一のスリットを形成して発
熱を制御し、スリットの先端部周囲の貫通孔を形成する
セルに、リブを設けて補強する。 (7) ハニカム体に少なくとも一のスリットを形成して発
熱を制御し、スリットの先端部周囲の貫通孔を導電性材
料で封止する。
【００１３】 (8) ハニカム体における電流集中部分近
傍（周辺部）の貫通孔と隔壁からなるセル構造を変形に
耐え得る構造とし、その他の部分のセル構造を変形し易
いフレキシブル構造とする。 (9) ハニカム体に少なくとも一のスリットを形成して発
熱を制御し、スリットの先端部周囲の貫通孔を形成する
セルを変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセルを
変形し易いフレキシブル構造とする。
【００１４】 (10)変形に耐え得る構造のセルが断面四
角形で、変形し易いフレキシブル構造のセルが断面六角
形である。 (11)ハニカム体に少なくとも一のスリットを形成して発
熱を制御し、スリットの先端部周囲の貫通孔を形成する
セルの密度を、その他の部分のセル密度に比して増加さ
せる。 (12)ハニカム体におけるガス流入側及びガス流出側の少
なくとも一端面を、中央部が薄くなるように形成する。
【００１５】
【作用】 本発明のハニカム体は、多数の貫通孔を有す
るハニカム構造体において、通電の繰り返しによりセル
破断の発生しやすい部分の隔壁厚さ及び／または形状を
変更することにより、セル破断を防止した。
【００１６】 従来公知の図２３に示す抵抗調節型ヒー
ターでは、電流の集中するａ及びｂ部の隔壁の厚さを増
大させるか、電流集中部分の貫通孔を導電性材料で封止
することで異常発熱を防止しているが、前記したよう
に、より仔細に検討した結果では、通電時温度が高くな
る部分はスリット端部側面のセル部分であるため、異常
発熱の対策としては不十分であり、長期的に見るとクラ
ックの発生等耐久性に問題が生じる可能性があることが
判明した。また図２４のヒーターでは、スリット端から
横方向に隣接したセルについても導電性材料で封止して
いるが、この場合電流はスリット端部では対角線の方向
に流れることが判明したため、本発明の如く、対角線上
に封止したセルを配置した方が望ましい。
【００１７】 そこで本発明では、通電の繰り返しによ
り電流集中が発生する部分（スリット形状ではスリット
端近傍、渦巻き形状では例えば中央部）において、隔壁
厚さ及び／または形状を変更するごとき対策を実施する
ことにより、応力の緩和、温度の低下、セル変形の防止
などを達成することにより、通電繰り返し時のセル破断
に対する耐久性を向上させたものである。
【００１８】 本発明の基体であるハニカム体の構成材
料としては、通電により発熱する材料、即ち導電性の材
料からなるものであれば制限はなく、金属でもセラミッ
クスでもよいが、金属が機械的強度が高いため好まし
い。金属の場合、例えばステンレス鋼やＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｗ−Ｃｏ、
Ｎｉ−Ｃｒ等の組成を有する材料からなるものが挙げら
れる。上記のうち、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆ
ｅ−Ａｌが耐熱性、耐酸化性、耐食性に優れ、かつ安価
で好ましい。ハニカム体は、多孔質であっても非多孔質
であってもよいが、触媒を担持する場合には、多孔質の
ハニカム体が触媒層との密着性が強く熱膨張差による触
媒の剥離が生ずることが少ないから好ましい。
【００１９】 次に、本発明のハニカム体のうち、金属
製のハニカム構造体の製造方法の例を説明する。まず、
所望の組成となるように、例えばＦｅ粉末、Ａｌ粉末、
Ｃｒ粉末、又はこれらの合金粉末などにより金属粉末材
料を調製する。次いで、このように調製された金属粉末
原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等の
有機バインダー、水を混合した後、この混合物を所望の
ハニカム形状に押出成形する。なお、金属粉末原料と有
機バインダー、水の混合の際、水を添加する前に金属粉
末にオレイン酸等の酸化防止材を混合するか、あるいは
予め酸化されない処理を施した金属粉末を使用すること
が好ましい。
【００２０】 次に、押出成形されたハニカム成形体
を、非酸化雰囲気下１０００〜１４００℃で焼成する。
ここで、水素を含む非酸化雰囲気下において焼成を行う
と、有機バインダーがＦｅ等を触媒にして分解除去し、
良好な焼結体（ハニカム構造体）を得ることができ好ま
しい。焼成温度が１０００℃未満の場合、成形体が焼結
せず、焼成温度が１４００℃を超えると、得られる焼結
体が変形するため好ましくない。
【００２１】 なお、次いで、得られた焼結体の隔壁及
び気孔の表面をＡｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 等の耐熱性金属
酸化物で被覆することが好ましく、これにより耐熱性、
耐酸化性、耐食性が向上する。次に、得られたハニカム
構造体に、例えば抵抗調節機構として少なくとも１個の
スリットを設ける。この場合、先行技術にあるように、
スリットは種々の方向、位置、長さで設けることができ
る。
【００２２】 上記のようにして得られた金属製のハニ
カム構造体は、通常その外周部の隔壁又は内部に、ろう
付け、溶接などの手段によって電極等の通電手段を設け
ることにより、ハニカムヒーターを作製することができ
る。通電手段は、電源よりハニカム構造体に電流を導入
するものであれば、特に制限されるものでなく、例え
ば、電極が好適に用いられる。
【００２３】 この金属製のハニカム構造体はヒーター
として用いる場合、全体としてその抵抗値が０．００１
Ω〜０．５Ωの範囲となるように抵抗を調節して形成す
ることが好ましい。また、上記の金属製のハニカム構造
体の表面に更に触媒を担持させることは、排気ガスの浄
化反応（酸化反応熱等）による温度上昇が期待できるた
め、ヒーターとして、あるいは触媒コンバーターとして
用いるに当たって好ましい。
【００２４】 金属製のハニカム構造体の表面に担持す
る触媒は、大きな表面積を有する耐熱性担体に触媒活性
物質を担持させたものである。ここで、大きな表面積を
有する耐熱性担体としては、無機酸化物が好ましく、例
えばγ−Ａｌ2 Ｏ3 系、ＴｉＯ2 系、ＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3 系などやペロブスカイト構造のランタンコバルトの
ものが代表的なものとして挙げられる。触媒活性物質と
しては、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ等の貴金属、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｃｏ等の卑金属などを挙げることができる。
上記のうち、γ−Ａｌ2 Ｏ3 系にＰｔ、Ｐｄを１０〜１
００g/ft3 担持したものが好ましい。
【００２５】 本発明におけるハニカム体のハニカム形
状は特に限定されないが、具体的には、例えば６〜１５
００セル／Ｉｎ2 （０．９〜２３３セル／ｃｍ2）の範
囲のセル密度を有するように形成することが好ましい。
又、隔壁の厚さは５０〜２０００μｍの範囲が好まし
い。
【００２６】 また、上記したようにハニカム体を構成
する隔壁等は多孔質であっても非多孔質でもよくその気
孔率は制限されないが、０〜５０％、好ましくは２５％
未満の範囲とすることが強度特性、耐酸化性、耐食性の
面から望ましい。また、触媒を担持する場合には、触媒
層との密着性の点から５％以上の気孔率を有することが
好ましい。なお、本発明においてハニカム構造体とは、
隔壁により仕切られた多数の貫通孔を有する一体構造を
いい、その外形は円柱形のほか矩形、楕円形などとする
ことができる。これらの貫通孔は、互いにほぼ平行にな
っていることが圧力損失等の観点より好ましく、また、
貫通孔の断面形状（セル形状）は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意の形状とすることができる。
【００２７】 本発明において、隔壁増大材料及び／又
は貫通孔を封止する導電性材料としては、導電性を有す
る材料であればその種類は限定されないが、製造上、隔
壁との密着性の点から、隔壁を構成する材料と同一、同
質のものが好ましい。
【００２８】
【実施例】 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。図１はフォイルタイプの薄板を渦巻き形状に形成
したハニカム体を内蔵するヒーターを示す断面図で、１
は、２つの端面を有し、層状に配置されパターン化され
た多数の板金３から成り、これらの板金３が一方の端面
から他方の端面まで延びる多数のガス流通用の貫通孔５
を形成してなるハニカム体である。板金３は、通常、交
互に配列された平板および波板から構成されている。こ
のハニカム体１では、多数の板金３がＳ字状に絡められ
ており、電極７，７’間において電流を流して発熱を生
じさせている。
【００２９】 また、図２〜図３はスリットを貫通孔に
平行に設け抵抗を調節したハニカム体を示す断面説明図
である。１０は、導電性材料からなる隔壁１１に仕切ら
れたガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔１２を
有し、ガス流入側及びガス流出側の両端面を有するハニ
カム体であり、貫通孔１２に平行にスリット１３を設け
ている。１８は貫通孔と隔壁からなるセルを示す。
【００３０】 このようなハニカム体１０においては、
通電繰り返し時に電流集中が発生しセルの温度が上昇す
る部分、図１の渦巻き形状のハニカム体では例えば中央
部１４、図２〜図３のスリットを有するハニカム体では
スリット端部近傍部分（スリット先端部周囲）１５にお
いて、隔壁１１の厚さを大きく形成することにより、該
当部分１５のセル電流密度を低下させ温度を低下させる
ことができる。このように隔壁厚さを大きく形成したこ
とでセルの変形が少なくなり、応力集中緩和の役割も果
たしている。
【００３１】 特開平４−２７７４８１号公報では、隔
壁厚さを大きく形成した部分がスリット先端に限定して
いるのに対し、本実施例では先端よりもむしろ端部側面
が応力が集中することの知見に鑑みて、さらに改良を加
えたものである。即ち、本発明において、スリット端部
近傍部分（スリット先端部周囲）１５とは、セル密度
（貫通孔の大きさ）にもよるが、スリット１３の端部側
面の少なくとも４セル以上、好ましくは５セル〜６セル
の範囲を指すものである。また本発明では、スリット先
端部周囲のセル隔壁の厚さを増大させているが、隔壁増
大の割合としては、その他の部分の隔壁の厚さに対し、
２０〜４０％増大させたものが好ましい。
【００３２】 また図３の実施例では、電流集中が発生
する部分に加え、外周側に行くに従い段階的に隔壁厚さ
を大きくした構造がとられている。ここで、外周側に向
って段階的に隔壁の厚さを大きく形成する割合として
は、外周側へのセル１個あたり２〜１０％増大させたも
のが好ましい。この場合には、前述した効果に加え、外
周側の電流密度が低いため温度がより低くなり、電流集
中して加熱される部分の熱を素早く外周側へ逃がす効果
もある。
【００３３】 図４〜図６は、それぞれスリット先端部
におけるセル隔壁の交点部の形状を示す断面説明図であ
る。図４、図６はセル隔壁１１の交点部１６を厚く形成
した例を示し、図５はスリット先端部におけるセル１８
の貫通孔１２の断面が丸形状である例を示している。
【００３４】 上記のハニカム体１０では、通電繰り返
し時に電流集中が発生しセルの温度が上昇する部分、図
４のスリットを有するハニカム体ではスリット端部近傍
部分１５の交点部１６、図１の渦巻き形状のハニカム体
では例えば中央部１４の交点部の厚さを大きくすること
により、応力が集中する部分である交点部について応力
を緩和させることができ、セル破断を防止することがで
きる。また図６のように、ガス流に対し、直径方向に向
かって外周側に段階的に交点部１６の厚さを大きくする
ことも好ましい。なお、応力集中部分の交点部厚さ増大
の割合としては、その他の部分の交点部の厚さに対し、
２０〜５０％増大させたものが好ましい。また外周側に
向って段階的に交点部の厚さを大きく形成する割合とし
ては、外周部へのセル１個あたり２〜１０％増大させた
ものが好ましい。
【００３５】 この実施例においては、セル隔壁１１の
うち交点部１６のみを厚くしているため、電流抵抗値の
低下も少なく、高い抵抗値を必要とする自動車のコール
ドスタート時に使用するハニカムヒーターとして好適に
適用することができる。
【００３６】 図７〜図９は、それぞれスリット先端部
周囲のセルにリブを設けた例を示す断面説明図である。
このように、通電時電流集中する部分であるスリット先
端部周囲１５の貫通孔１２を形成するセル１８に更にリ
ブ１９等を設けて補強することにより、リブ数が増加す
るため、周囲に熱を放散し、電流集中する部分の温度を
低下させること、および該当部分のセルの変形を防止す
ることで応力集中緩和の役割を果たしている。尚、図９
の実施例では、先端部のスリット１３内に、スリット先
端部周囲１５のセル１８の変形を防止すべく直線リブ１
９を設けた例を示している。
【００３７】 図１０〜図１１は、スリット先端部周囲
の貫通孔を導電性材料で封止した例を示す断面説明図で
ある。すなわち、通電時電流集中する部分であるスリッ
ト先端部周囲１５の数セル分の貫通孔１２を導電性材料
１７で封止したものである。図１０では、スリット先端
部周囲の電流集中により温度が上昇する部分のセルの貫
通孔１２（斜線部）を導電性材料１７で封止しており、
図１１では、スリット端部より電流の流れる方向に配置
されるセルの貫通孔１２（斜線部）を導電性材料１７で
封止している。
【００３８】 この場合においても図７〜９の実施例と
同じく、周囲に熱を放散し、電流集中する部分の温度を
低下させること、および該当部分のセルの変形を防止す
ることで応力集中緩和の役割を果たす。なお、本実施例
において、スリット先端部周囲１５において導電性材料
１７で封止する貫通孔１２の数は、片側４〜６程度が好
ましい。
【００３９】 尚、特開平４−２７７４８１号公報にお
いても電流が集中する部分の貫通孔について導電性材料
で封止しているが、前記したように、異常発熱の対策と
しては不十分であり、長期的に見るとクラックの発生等
耐久性に問題が生じる可能性がある。また、スリット端
から横方向に隣接したセルを導電性材料で封止した例も
開示されているが、実際には、電流はスリット端部では
対角線の方向に流れるため、図１１に示すように、スリ
ット先端部のセル１８ａを起点として対角線（図上、Ｘ
方向）上に導電性材料１７を封止したセルを配置した形
態が熱放散及びそれによるセル変形防止の点から望まし
い。
【００４０】 図１２〜図１８は、ハニカム体における
電流集中部分近傍（周辺部）の貫通孔と隔壁からなるセ
ル構造を変形に耐え得る構造（例えば四角セル）とし、
その他の部分のセル構造を変形しやすい構造とした例を
示す断面説明図である。ここで、変形に耐え得るセル構
造とは、形状的にいうと、多角形では辺の数が少ないも
ので、具体的には三角形、四角形などであり、セル密度
としては密度の大きいもので、具体的には、例えば２７
０〜１６５０セル／Ｉｎ2 （４０〜２５０セル／ｃｍ
2 ）のものである。一方、変形しやすいセル構造とは、
反対に、形状的にいうと、多角形では辺の数が多いもの
で、具体的には六角形以上が該当し、セル密度としては
変形に耐え得るセル構造に比べて密度の小さいもので、
具体的には、例えば２００〜５５０セル／Ｉｎ2 （３１
〜８５セル／ｃｍ2 ）のものである。
【００４１】 図１２はスリット１３の先端部周囲のセ
ル１８について、そのスリット側隔壁（リブ）２０を直
線状に形成した例、図１３はスリット１３の先端部周囲
のセル１８について、そのスリット側隔壁（リブ）２０
を直線状に形成するとともに、スリット方向に配置され
るセル２１を断面四角形のセル構造とした例である。ま
た、図１４はスリット１３の先端部周囲のセル１８を断
面菱形形状とした例、図１５〜図１６はスリット１３の
先端部周囲のセル１８について、セル密度を増加させる
ように形成した例である。図１７は、スリット１３の先
端部周囲のセル１８について、スリット側隔壁（リブ）
２０を直線状に形成するとともに、直線スリット部の両
側のセル隔壁について、その角度を徐々に変えてセルの
断面形状を正六角形に近似させるようにした例を示して
いる。図１８はスリット１３の先端部周囲のセル１８に
ついて、スリット側隔壁（リブ）２０を円弧形状とした
例である。
【００４２】 このように、ハニカム体において、電流
が集中し温度の高くなる電流集中部分近傍（周辺部）１
５（スリット構造であればスリット先端部周囲）の貫通
孔と隔壁からなるセル１８の構造を変形に耐え得る構造
（例えば、断面四角セル）とし、その他の部分のセル構
造を変形し易い構造とすることにより、通電時のセル変
形を防止し、応力を緩和させることができる。
【００４３】 前記した特開平４−２７７４８１号公報
においても四角セルを開示するが、この場合には、電流
が集中する部分を含め全体的に同じ形状（四角セル構
造）となっている。このように全体が同一の形状では、
電流集中部近傍において応力が発生、集中する。また、
本実施例のうち、セル密度が増加しているものがある
が、この場合には電流集中部の熱を周辺部に逃がし、温
度を低下させる効果もある。
【００４４】 図１９はスリット１３の先端部周囲の貫
通孔１２を形成するセル１８の密度を、その他の部分の
セル密度に比して増加させ、かつスリット先端部から外
周側に向かってセル幅を小さくした例を示すものであ
る。このように形成すると、通電時に電流集中部の温度
上昇に対して、熱を周辺部に逃がし温度を低下させる効
果がある。また、温度の高い部分の外周側にセル密度の
高い部分があるため、熱を温度の高い部分から低い部分
へ逃がす役目も果たしている。上記において、セル密度
の増加割合は、２〜１０％であることが好ましく、外周
側に向かうセル幅の減少割合は、２〜１０％であること
が好ましい。
【００４５】 図２０〜図２１は、ハニカム体１０にお
けるガス流入側及びガス流出側の一端面または両端面を
中央部３０が薄くなるように形成した構造を示してい
る。この構造は、前記した特願平５−３１３７５４号に
示す構造とは異なり、ある位置から厚みが急に変化する
のではなく段階的に（滑らかに）変化させたものであ
る。このように形成すると、通電時に電流の集中するス
リット端部を含め外周側のリブ横断面積が大きいため
（即ち、スリット端部はハニカム体１０の外周側に位置
するため）、この部分の電流密度の集中を緩和させ、セ
ル温度を低下させることができる。また、外周側の横断
面積が大きいため電流集中する部分の熱も迅速に外周部
へ逃がすことができる。また、構造上外周側が厚いた
め、ハニカム体全体として構造が強固となる。ここで、
中央部３０の厚さはガス流入側及びガス流出側の両端面
における厚さに対して、２０〜４０％の範囲とすること
が好ましい。
【００４６】 なお、特願平５−３１３７５４号におい
ても、外周側を厚くした形状が示されているが、この場
合は厚みが急激に変化しているため、その部分で通電時
に電流集中が発生しセル破断が発生する可能性がある。
【００４７】 図２２は、上記した各種の実施例で述べ
たハニカム体１０において、スリット１３を形成して発
熱を制御し、スリット１３のスリット延長線上に形成す
るセル２１の隔壁長さをスリットの幅方向に大きく形成
した例を示す。このように構成すると、ハニカム体１０
に通電したとき、温度上昇による熱膨張でスリット１３
の隙間が小さくなる傾向が生じた場合であってもスリッ
ト１３の両側のセル１８が接触しないよう、セル隔壁長
さを大きくした構造に形成シたものである。
【００４８】 この構成において、スリット延長線上に
形成するセル２１の隔壁長さは、その他の部分のセル隔
壁長さに対し、１．２〜１．４倍程度とすることが、ス
リット１３の両側のセル１８が接触しないために好まし
い。
【００４９】（実施例による効果の確認）以下に、実施
例における効果の例を示す。図２６に示すように、電流
集中部分近傍（周辺部）の隔壁の厚さを厚く形成した場
合、実体を模擬したモデル解析を行なったところ、電流
集中部分近傍の応力値（図２５〜２６の斜線部分）が、
図２５に示す従来品に比べ、図２６の実施例（電流集中
部分近傍の隔壁の厚さを他の部分のセルより３０％厚く
した）では約７０％に緩和された。また、図２〜３の電
流集中部分近傍では従来品に比べて温度も低下してお
り、加熱時の変形をみると、図２７に示す従来品ではス
リット端近傍のセルで変形がみられるのに対し、本実施
例では図２８のように、変形が殆どみられなかった。ま
た、図２９に示すように、変形を防ぐ方法としてセルに
リブを設けて補強した場合、上記と同様に、変形が殆ど
みられなかった。
【００５０】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明に係る請
求項１〜１３のハニカム体によれば、通電の繰り返しに
よりセル破断の発生しやすい部分の隔壁厚さ及び／また
は形状を変更する改良を行なったので、電流集中に伴な
って発生する応力を低減させ、ハニカム体のセル破断を
防止することができるという優れた効果を奏する。ま
た、本発明に係る請求項１４のハニカム体によれば、ス
リット延長線上に形成するセルの隔壁長さをスリット幅
方向に大きく形成したので、通電発熱時にスリット間で
セルの接触が防止され、電気の短絡が起こらず、通電に
よる発熱を安定して生じさせることができるという優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フォイルタイプの薄板を渦巻き形状に形成し
たハニカム体を内蔵するヒーターの一例を示す断面図で
ある。
【図２】 スリットを貫通孔に平行に設け抵抗を調節し
たハニカム体の例を示す断面説明図である。
【図３】 スリットを貫通孔に平行に設け抵抗を調節し
たハニカム体の例を示す断面説明図である。
【図４】 スリット先端部におけるセル隔壁の交点部の
形状を示す断面説明図である。
【図５】 スリット先端部におけるセル隔壁の交点部の
形状を示す断面説明図である。
【図６】 スリット先端部におけるセル隔壁の交点部の
形状を示す断面説明図である。
【図７】 スリット先端部周囲のセルにリブを設けた例
を示す断面説明図である。
【図８】 スリット先端部周囲のセルにリブを設けた例
を示す断面説明図である。
【図９】 スリット先端部周囲のセルにリブを設けた例
を示す断面説明図である。
【図１０】 スリット先端部周囲の貫通孔を導電性材料
で封止した例を示す断面説明図である。
【図１１】 スリット先端部周囲の貫通孔を導電性材料
で封止した例を示す断面説明図である。
【図１２】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１３】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１４】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１５】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１６】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１７】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１８】 ハニカム体における電流集中部分近傍のセ
ル構造を変形に耐え得る構造とし、その他の部分のセル
構造を変形しやすい構造とした例を示す断面説明図であ
る。
【図１９】 スリット先端部周囲のセル密度を他の部分
のセル密度に比して増加させ、かつスリット先端部から
外周側に向かってセル幅を小さくした例を示す断面説明
図である。
【図２０】 ハニカム体におけるガス流入側及びガス流
出側の一端面または両端面を中央部が薄くなるように形
成した例を示す側面図である。
【図２１】 ハニカム体におけるガス流入側及びガス流
出側の一端面または両端面を中央部が薄くなるように形
成した例を示す側面図である。
【図２２】 ハニカム体のスリット延長線上に形成する
セル隔壁長さをスリットの幅方向に大きく形成した例を
示す断面説明図である。
【図２３】 従来のハニカム体におけるスリット先端部
の例を示す部分説明図である。
【図２４】 従来のハニカム体におけるスリット先端部
の例を示す部分説明図である。
【図２５】 従来のハニカム体におけるスリット先端部
の例を示す部分説明図である。
【図２６】 電流集中部分近傍（周辺部）の隔壁の厚さ
を厚く形成した例を示す部分説明図である。
【図２７】 従来のハニカム体における加熱時のスリッ
ト先端部の変形例を示す説明図である。
【図２８】 電流集中部分近傍（周辺部）の隔壁の厚さ
を厚く形成した場合の加熱時の変形例を示す説明図であ
る。
【図２９】 電流集中部分近傍（周辺部）のセルにリブ
を設けた場合の加熱時の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・ハニカム体、３・・板金、５・・貫通孔、７，
７’・・電極、１０・・ハニカム体、１１・・隔壁、１
２・・貫通孔、１３・・スリット、１４・・ハニカム体
の中央部、１５・・スリット先端部の周辺部、１６・・
セル隔壁の交点部、１７・・導電性材料、１８・・セ
ル、１９・・リブ、２０・・スリット側隔壁、２１・・
セル、３０・・ハニカム体中央部。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性材料からなる隔壁に仕切られたガ
    ス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有し、ガス
    流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカム体であ
    って、該ハニカム体に通電する際の電流の流れを制御す
    ることによりハニカム体の発熱を制御してなる通電発熱
    可能なハニカム体において、 該ハニカム体における電流集中部分近傍（周辺部）の貫
    通孔と隔壁からなるセル構造を、電流集中に伴なって発
    生する応力を低減させる構造に形成したことを特徴とす
    る通電発熱可能なハニカム体。
  2. 【請求項２】 ハニカム体における電流集中部分近傍
    （周辺部）の隔壁の厚さを、その他の部分の隔壁の厚さ
    に比して大きく形成した請求項１記載のハニカム体。
  3. 【請求項３】 ハニカム体における電流集中部分近傍
    （周辺部）から、外周側に向って隔壁の厚さを段階的に
    大きく形成した請求項１または２記載のハニカム体。
  4. 【請求項４】 ハニカム体に少なくとも一のスリットを
    形成して発熱を制御し、該スリットの先端部周囲の貫通
    孔を形成するセルの隔壁厚さを、その他の部分の隔壁厚
    さに比して大きくした請求項１記載のハニカム体。
  5. 【請求項５】 ハニカム体に少なくとも一のスリットを
    形成して発熱を制御し、該スリットの先端部周囲の貫通
    孔を形成する隔壁の交点部の厚さを大きくした請求項１
    記載のハニカム体。
  6. 【請求項６】 交点部の厚さを、外周側に向って段階的
    に大きく形成した請求項５記載のハニカム体。
  7. 【請求項７】 ハニカム体に少なくとも一のスリットを
    形成して発熱を制御し、該スリットの先端部周囲の貫通
    孔を形成するセルに、リブを設けて補強した請求項１記
    載のハニカム体。
  8. 【請求項８】 ハニカム体に少なくとも一のスリットを
    形成して発熱を制御し、該スリットの先端部周囲の貫通
    孔を導電性材料で封止した請求項１記載のハニカム体。
  9. 【請求項９】 ハニカム体における電流集中部分近傍
    （周辺部）の貫通孔と隔壁からなるセル構造を変形に耐
    え得る構造とし、その他の部分のセル構造を変形し易い
    フレキシブル構造とした請求項１記載のハニカム体。
  10. 【請求項１０】 ハニカム体に少なくとも一のスリット
    を形成して発熱を制御し、該スリットの先端部周囲の貫
    通孔を形成するセルを変形に耐え得る構造とし、その他
    の部分のセルを変形し易いフレキシブル構造とした請求
    項１記載のハニカム体。
  11. 【請求項１１】 変形に耐え得る構造のセルが断面四角
    形で、変形し易いフレキシブル構造のセルが断面六角形
    である請求項９または１０記載のハニカム体。
  12. 【請求項１２】 ハニカム体に少なくとも一のスリット
    を形成して発熱を制御し、該スリットの先端部周囲の貫
    通孔を形成するセルの密度を、その他の部分のセル密度
    に比して増加させた請求項１記載のハニカム体。
  13. 【請求項１３】 ハニカム体におけるガス流入側及びガ
    ス流出側の少なくとも一端面を、中央部が薄くなるよう
    に形成した請求項１記載のハニカム体。
  14. 【請求項１４】 導電性材料からなる隔壁に仕切られた
    ガス流れ方向に実質的に平行な多数の貫通孔を有し、ガ
    ス流入側及びガス流出側の両端面を有するハニカム体で
    あって、該ハニカム体に通電する際の電流の流れを制御
    することによりハニカム体の発熱を制御してなる通電発
    熱可能なハニカム体において、 該ハニカム体に少なくとも一のスリットを形成して発熱
    を制御し、該スリット先端からスリット延長線上に形成
    するセルの隔壁長さをスリットの幅方向に大きく形成し
    て、通電発熱時にスリット間が接触しないようにしたこ
    とを特徴とする通電発熱可能なハニカム体。
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