CN102939157A - 电加热式催化剂及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电加热式催化剂及其制造方法，能抑制电流在电加热式催化剂(1)的壳体(2)中流动。电加热式催化剂(1)具备：通过通电而发热的发热体(4)；收纳发热体(4)的壳体(2)；和垫块(3)，其被夹持在发热体(4)和壳体(2)之间，用于进行电绝缘，将壳体(2)在比发热体(4)更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管(24)，双重管(24)的内侧管(28)以如下方式形成：在上游侧或下游侧的一端(25)与双重管(24)的外侧管(27)相接，在上游侧或下游侧的另一端(26)与双重管的外侧管(27)之间具有间隙，在包括由双重管(24)的外侧管(27)和内侧管(28)包围的范围的、从垫块(3)到另一端(26)的壳体(2)的表面，具备进行电绝缘的绝缘层(6)。

Description

电加热式催化剂及其制造方法

技术领域

本发明涉及电加热式催化剂及其制造方法。

背景技术

已知有在通过通电而发热的催化剂的载体和收纳该催化剂的载体的壳体之间设置绝缘体的垫块的技术(例如参照专利文献1)。利用该垫块，当对催化剂的载体通电时，能够抑制在壳体上流动电流。然而，在内燃机刚启动之后等时，从燃烧室排出大量粒子状物质(以下称作PM)。由于该PM导电，所以如果在垫块上附着大量PM，则电流有可能经由该PM从催化剂的载体向壳体流动。

专利文献1：日本特开平05-269387号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而研发的，其目的在于提供抑制在电加热式催化剂的壳体上流动电流的技术。

为了达成上述课题，基于本发明的电加热式催化剂具备：

通过通电而发热的发热体；

收纳上述发热体的壳体；和

垫块，其被夹持在上述发热体和上述壳体之间，用于进行电绝缘，

将上述壳体在比上述发热体更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管，

上述双重管的内侧管以如下方式形成：在上游侧或下游侧的一端与上述双重管的外侧管相接，在上游侧或下游侧的另一端与上述双重管的外侧管之间具有间隙，

在包括由上述双重管的外侧管和内侧管包围的范围的、从上述垫块到上述另一端的上述壳体的表面，具备进行电绝缘的绝缘层。

发热体可以作为催化剂的载体，也可以设置在催化剂的上游侧。垫块分别与发热体和壳体相接。垫块是为了将发热体固定在壳体内而使用的。通过双重管的内侧管在上游侧或下游侧的一端与双重管的外侧管相接，从而双重管的一端被闭塞。此外，通过双重管的内侧管在上游侧或下游侧的另一端与双重管的外侧管之间具有间隙，从而双重管的另一端开口。

绝缘层形成在由双重管的外侧管和内侧管包围的范围。该绝缘层形成在双重管的外侧管的内周面和双重管的内侧管的外周面。双重管的外侧管和内侧管经由上述一端连接，因此在形成于双重管的外侧管的绝缘层与形成于内侧管的绝缘层之间没有裂缝。此外，从垫块到上述另一端也形成有绝缘层。即，绝缘层从垫块经由上述另一端至由双重管的外侧管和内侧管包围的范围没有裂缝地连续。

在壳体内部没有附着PM的情况下，通过垫块的存在，能够抑制电流从发热体向垫块流动。另一方面，当在壳体内部附着PM时，电流经由该PM向壳体侧流动。但是，由于在壳体上形成有绝缘层，所以利用该绝缘层能够阻断电流。

在此，双重管的内侧管的温度比外侧管的温度高。因此，能够得到热泳效应。利用该热泳效应，PM从双重管的内侧管向外侧管移动，因此能够抑制在该内侧管的外周面附着PM。而且，由于在该内侧管的外周面形成有绝缘层，所以没有电流流动。即，当对发热体通电时，即使电流在附着于壳体内部的PM中流动，该电流也被双重管的内侧管的外周面阻断。由此，能够抑制电流向壳体流动。

另外，在本发明中，上述双重管也可以设置于排气的通路截面积随着远离上述发热体而变小的锥部。

在此，为了缩小排气通过发热体时的阻力，使该发热体的通路面积比其上游侧和下游侧的排气通路的通路面积大。因此，在排气通路和壳体的连接部设置锥部，扩大或缩小排气通路的通路面积。通过在该锥部设置双重管，能够实现壳体的小型化。

此外，在本发明中，也可以具备板，所述板从上述双重管的内侧管的朝向排气通路的中心侧的面突出。

利用该板，能够增大接受排气的热的面积，因此能够进一步提高双重管的内侧管的温度。由此，由于双重管的内侧管和外侧管之间的温度差进一步变大，所以热泳效应变大。此外，双重管的内侧管的温度提高，从而即使在该内侧管附着有PM，也能够使该PM氧化而将其除去。

此外，在本发明中，也可以在上述双重管的内侧管的朝向排气通路的中心侧的面具备具有氧化功能的催化剂。

由于利用该催化剂使排气中的未燃燃料氧化，所以产生热而使双重管的内侧管的温度提高。由此，热泳效应变大。此外，即使在双重管的内侧管附着有PM，也能够使该PM氧化而将其除去。

此外，在本发明中，也可以具备冷却上述双重管的外侧管的冷却装置。

冷却装置只要是能够从双重管的外侧管吸收热的装置即可。通过对双重管的外侧管进行冷却，使该双重管的外侧管的温度降低，因此热泳效应变大。

此外，在本发明中，也可以为以下方式：上述壳体是在分别形成上游侧的部位和下游侧的部位之后，将该上游侧的部位和下游侧的部位接合而形成的，在上述壳体的与上述垫块相接的范围内，具备该上游侧的部位和下游侧的部位接合的接合部。

在此，由于排气不在垫块内流动，所以只要是在该垫块和壳体相接的范围内，PM就不会附着在壳体上。即，只要是在与垫块相接的范围内，即使不在壳体上形成绝缘层，也能够抑制电流从发热体向壳体流动。通过在该范围内具备接合部，不需要在该接合部形成绝缘层。例如如果在与垫块相接的范围外进行焊接，则由于在所焊接的部位不存在绝缘层，所以必须再次形成绝缘层，但如果在与垫块相接的范围内进行焊接，则不需要再次形成绝缘层。

此外，在本发明中，也可以为以下方式：上述壳体是在分别形成上游侧的部位和下游侧的部位之后，将该上游侧的部位和下游侧的部位接合而形成的，在排气的通路截面积随着远离上述发热体而变小的锥部的通路截面积为最大的部位，具备该上游侧的部位和下游侧的部位接合的接合部。

即，如果避开双重管而设置接合部，则即使在接合后也能够在接合部容易地形成绝缘层。

为了达成上述课题，基于本发明的电加热式催化剂的制造方法是，

上述电加热式催化剂具备：

通过通电而发热的发热体；

收纳上述发热体的壳体；和

垫块，其被夹持在上述发热体和上述壳体之间，用于进行电绝缘，

将上述壳体在比上述发热体更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管，

上述双重管的内侧管在上游侧或下游侧的一端与上述双重管的外侧管相接，在上游侧或下游侧的另一端与上述双重管的外侧管之间具有间隙，

在包括由上述双重管的外侧管和内侧管包围的范围的、从上述垫块到上述另一端的上述壳体的表面，具备进行电绝缘的绝缘层，

上述电加热式催化剂的制造方法包括如下步骤而构成：

分别形成上述壳体的比与上述垫块相接的范围内所具备的接合部更靠上游侧的部位和更靠下游侧的部位的步骤；

在上述上游侧的部位和下游侧的部位分别形成上述绝缘层的步骤；

在上述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的内侧配置上述发热体和上述垫块的步骤；和

用上述接合部接合上述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的步骤。

为了达成上述课题，基于本发明的电加热式催化剂的制造方法是，

上述电加热式催化剂具备：

通过通电而发热的发热体；

收纳上述发热体的壳体；和

垫块，其被夹持在上述发热体和上述壳体之间，用于进行电绝缘，

将上述壳体在比上述发热体更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管，

上述双重管的内侧管在上游侧或下游侧的一端与上述双重管的外侧管相接，在上游侧或下游侧的另一端与上述双重管的外侧管之间具有间隙，

在包括由上述双重管的外侧管和内侧管包围的范围的、从上述垫块到上述另一端具备对上述壳体的表面，具备进行电绝缘的绝缘层，

上述电加热式催化剂的制造方法包括如下步骤而构成：

分别形成比上述壳体的从上述垫块至上述双重管之间所具备的接合部更靠上游侧的部位和更靠下游侧的部位的步骤；

在上述上游侧的部位和下游侧的部位分别形成上述绝缘层的步骤；

在上述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的内侧配置上述发热体和上述垫块的步骤；和

用上述接合部接合上述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的步骤；和

在上述接合部从上述壳体的内侧起形成上述绝缘层的步骤。

根据本发明，能够抑制电流在电加热式催化剂的壳体中流动。

附图说明

图1是表示实施例1的电加热式催化剂的概略结构的图。

图2是实施例1的锥部的放大图。

图3是表示实施例2的电加热式催化剂的概略结构的图。

图4是图3所示的双重管所具备的部分的放大图。

图5是表示实施例3的电加热式催化剂的概略结构的图。

图6是图5所示的双重管所具备的部分的放大图。

图7是表示实施例4的电加热式催化剂的概略结构的图。

图8是图7所示的双重管所具备的部分的放大图。

图9是双重管的放大图。

图10是表示实施例5的电加热式催化剂的概略结构的图。

图11是从催化剂载体4侧观察锥部的图。

图12是表示实施例6的电加热式催化剂的概略结构的图。

图13是表示实施例7的电加热式催化剂的概略结构的图。

图14是实施例8的锥部的放大图。

图15是用于说明实施例9的电加热式催化剂的制造方法的图。

图16是表示实施例9的电加热式催化剂的制造流程的流程图。

图17是用于说明实施例10的电加热式催化剂的制造方法的图。

图18是图17所示的焊接部所具备的部分的放大图。

图19是表示实施例10的电加热式催化剂的制造流程的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的电加热式催化剂及其制造方法的具体实施方式进行说明。另外，以下的实施例能够适当组合。

实施例1

图1是表示本实施例的电加热式催化剂1的概略结构的图。其中，本实施例的电加热式催化剂1设置于搭载于车辆的内燃机的排气管。内燃机可以是柴油机，也可以是汽油机。此外，也能够用于采用了具备电动机的混合系统的车辆中。

图1所示的电加热式催化剂1是沿着排气管5的中心轴A纵向切断电加热式催化剂1的截面图。另外，电加热式催化剂1的形状由于相对于中心轴A呈线对称，所以在图1中仅表示上侧的部分。

本实施例的电加热式催化剂1构成为具备圆柱形的催化剂载体4、覆盖该催化剂载体4的外周的垫块(mat)3、以及收纳该催化剂载体4和垫块3的壳体2。

作为催化剂载体4，使用成为电阻的通过通电而发热的材质的载体。作为催化剂载体4的材料，例如使用SiC。催化剂载体4具有沿排气的流动方向(即、中心轴A的方向)延伸且与排气的流动方向垂直的截面呈蜂窝状的多个通路。排气在该通路中流通。催化剂载体4的外形例如是以排气管5的中心轴A为中心的圆柱形。另外，由与中心轴A正交的截面切断的催化剂载体4的截面形状例如也可以是椭圆形。中心轴A是在排气管5、壳体2和催化剂载体4中共用的中心轴。另外，在本实施例中，催化剂载体4相当于本发明中的发热体。另外，即使在比催化剂更靠上游侧的位置具备发热体的情况下，同样也能够适用本实施例。

在该催化剂载体4担载有催化剂。催化剂例如能够举出氧化催化剂、三元催化剂、储存还原型NOx催化剂、选择还原型NOx催化剂等。在催化剂载体4上连接有两个电极，通过向该电极间施加电压来对催化剂载体4通电。由于该催化剂载体4的电阻而使催化剂载体4发热。垫块3作为材料例如能够使用陶瓷纤维这样的电导率小的绝缘体。垫块3由于覆盖催化剂载体4的外周(与中心轴A平行的面)，所以当对催化剂载体4通电时，抑制电流向壳体2流动。

壳体2构成为具备收纳部21和锥部22、23，所述收纳部21在由与中心轴A平行的面构成的内侧收纳垫块3和催化剂载体4，所述锥部22、23在比该收纳部21更靠上游侧和更靠下游侧的位置连接所述收纳部21和排气管5。锥部22、23形成通路截面积随着远离收纳部21而缩小的锥形状。即，在比催化剂载体4更靠上游侧的锥部22，越靠向上游侧，截面积越小，在比催化剂载体4更靠下游侧的锥部23，越靠向下游侧，截面积越小。收纳部21的内径与用垫块3覆盖催化剂载体4时的该垫块3的外径大致相同，当在收纳部21中收纳垫块3和催化剂载体4时，由于该垫块3被压缩，所以利用该垫块3的斥力将催化剂载体4固定在收纳部21内。

作为壳体2的材料使用金属，例如能够使用不锈钢材。另外，上游侧的锥部22和下游侧的锥部23只是朝向相反而已，形状是相同的。因此，以下仅对上游侧的锥部22的形状进行说明。

在此，图2是本实施例的锥部22的放大图。锥部22的至少一部分由双重管24构成。双重管24具备在上游侧的端部闭塞的闭塞部25和在下游侧的端部开口的开口部26。该双重管24的外侧管(以下称作外管27)与收容部21连接。即，双重管24的外管27成为壳体2的外壁的一部分。此外，双重管24的内侧管(以下称作内管28)在锥部22的上游端向外管27侧弯曲而与该外管27连接。除内管28与外管27连接的部位以外，外管27和内管28平行地配置。在内管28和外管27平行配置的部位中，内管28和外管27例如隔开13mm而配置，使得即便向催化剂载体4的电极施加高电压也不会引起放电。另外，不需要将锥部22的整体作成双重管24。

这样，双重管24形成为朝向催化剂载体4开口。即，双重管24的内管28形成为，在上游侧的一端与双重管24的外管27相接，在下游侧的另一端与双重管24的外管27之间具有间隙。因此，双重管24的内管28的外周面28A和内周面28B、以及双重管24的外管27的内周面27B与排气接触。此外，双重管24的外管27的外周面27A与大气接触。

而且，通过绝缘层6覆盖锥部22和收纳部21的与排气接触的面的一部分。绝缘层6例如通过涂敷陶瓷等绝缘体而形成。绝缘层6在外管27的内周面27B和内管28的外周面28A形成。另外，闭塞部25成为内管28的一部分。即，在比外管27更靠内侧且比内管28更靠外侧的、由外管27和内管28包围的范围内形成有绝缘层6。此外，从垫块3至开口部26侧的端部也形成有绝缘层6。即，从垫块3至内管28的外周面28A的开口部26侧的端部形成有表面没有裂缝的绝缘层6。另外，对于内管28的内周面28B而言，不需要设置绝缘层6。此外，在收纳部21的与垫块3相接触的部位，由于几乎没有排气流动，所以不用担心会附着PM，因此不需要设置绝缘层6。但是，为了更可靠地阻止短路，即使在设置有垫块3的部位也可以在壳体2的表面设置绝缘层6。此外，也可以使绝缘层6稍微进入到设置有垫块3的范围。

在这样构成的电加热式催化剂1中，外管27的外周面27A与大气接触，外管27的内周面27B与排气接触。于是，即使外管27从排气受到热，利用大气也能够吸收该热。即，外管27通过大气被冷却。另一方面，内管28的外周面28A和内周面28B均与排气接触。由此，内管28的温度与外管27的温度相比变高。在此，在内燃机的冷却时等，在来自该内燃机的排气中含有PM。该PM附着在壳体2内的与排气接触的部位。而且，排气中的PM也附着在垫块3的上游端和下游端、进而附着在壳体2内。由于该PM导电，所以在催化剂载体4中流动的电流也在附着于垫块3、壳体2的PM中流动。即，有可能因为沉积PM而引起短路。

在此，假设在不设置绝缘层6的情况下，当对催化剂载体4通电时，电流也经由PM向壳体2流动。即，有可能产生短路。此外，假设在不具备双重管24而仅具备绝缘层6的情况下，PM附着在该绝缘层6的表面。于是，当对催化剂载体4通电时，电流也在附着于绝缘层6的表面的PM中流动，电流从没有设置绝缘层6的部位向壳体2或排气管5流动。

针对上述情况，通过具备上述的双重管24，能够抑制PM的附着。在此，通过内管28的温度比外管27的温度高，能够得到热泳效应。利用该热泳效应，PM从高温的内管28侧向低温的外管27侧移动，因此PM不会沉积在内管28的外周面28A上。而且，由于在内管28的外周面28A设有绝缘层6，所以电流不会流向该内管28的外周面28A。即，由于电流被内管28的外周面28A阻断，所以能够抑制电流从催化剂载体4向壳体2流动。

实施例2

图3是表示本实施例的电加热式催化剂10的概略结构的图。此外，图4是图3所示的双重管34所具备的部分的放大图。对与实施例1所示的电加热式催化剂1不同的点进行说明。图3所示的电加热式催化剂10，壳体30的形状与实施例1不同。即，双重管34并非设置在锥部32、33，而是设置在比垫块3更靠上游侧和更靠下游侧的收纳部31。对于催化剂载体4和垫块3，使用于实施例1相同的部件。另外，比垫块3更靠上游侧的收纳部31、和比垫块3更靠下游侧的收纳部31只是朝向相反而已，形状是相同的。因此，以下仅对上游侧的收纳部31的形状进行说明。

双重管34具备在上游侧端部闭塞的闭塞部35、和在下游侧的端部开口的开口部36。该双重管34的外管37成为收纳部31的外壁的一部分。此外，双重管34的内管38在上游端向外管37侧弯曲而与该外管37连接。除内管38与外管37连接的部位以外，外管37和内管38平行地配置。在内管38和外管37平行配置的部位中，内管38和外管37例如隔开13mm而配置，使得即便向催化剂载体4的电极施加高电压也不会引起放电。这样，双重管34形成为朝向催化剂载体4侧开口。即，双重管34的内管38在上游侧的一端与双重管34的外管37相接，在下游侧的另一端与双重管34的外管37之间具有间隙。因此，双重管34的内管38的外周面38A和内周面38B、以及双重管34的外管37的内周面37B与排气接触。此外，双重管34的外管37的外周面37A与大气接触。

而且，通过绝缘层7覆盖收纳部31的与排气接触的面的一部分。绝缘层7例如通过涂敷陶瓷等绝缘体而形成。在外管37的内周面37B和内管38的外周面38A形成有绝缘层7。另外，闭塞部35成为内管38的一部分。即，在比外管37更靠内侧且比内管38更靠外侧的、由外管37和内管38包围的范围内形成有绝缘层7。此外，从垫块3至开口部36也形成有绝缘层7。即，从垫块3至内管38的外周面38A的开口部36侧的端部形成有表面没有裂缝的绝缘层7。另外，对于内管38的内周面38B而言，不需要设置绝缘层7。此外，在锥部32、33也不需要设置绝缘层7。

在这样构成的电加热式催化剂10中，外管37的外周面37A与大气接触，外管37的内周面37B与排气接触。于是，即使外管37从排气受到热，利用大气也能够吸收该热。即，外管37通过大气被冷却。另一方面，内管38的外周面38A和内周面38B均与排气接触。由此，内管38的温度与外管37的温度相比变高，能够得到热泳效应。利用该热泳效应，PM从高温的内管38侧向低温的外管37侧移动，因此PM不会沉积在内管38的外周面38A上。而且，由于在内管38的外周面38A设有绝缘层7，所以电流不会流向该内管38的外周面38A。即，由于电流被内管38的外周面38A阻断，所以能够抑制电流从催化剂载体4向壳体30流动。

实施例3

图5是表示本实施例的电加热式催化剂11的概略结构的图。此外，图6是图5所示的双重管44所具备的部分的放大图。对与实施例1所示的电加热式催化剂1不同的点进行说明。图5所示的电加热式催化剂11，壳体40的形状与实施例1不同。即，双重管44的闭塞部45的位置和开口部46的位置与图1所示的电加热式催化剂1相反。另外，上游侧的锥部42和下游侧的锥部43只是朝向相反而已，形状是相同的。因此，以下仅对上游侧的锥部42的形状进行说明。

双重管44具备在下游侧端部闭塞的闭塞部45、和在上游侧的端部开口的开口部46。该双重管44的外管47与收纳部41连接。即，双重管44的外管47成为壳体40的外壁的一部分。此外，双重管44的内管48在锥部42的上游端向外管47侧弯曲而与该外管47连接。除内管48与外管47连接的部位以外，外管47和内管48平行地配置。这样，双重管44形成为朝向催化剂载体4侧开口。即，双重管44的内管48形成为，在下游侧的一端与双重管44的外管47相接，在上游侧的另一端与双重管44的外管47之间具有间隙。因此，双重管44的内管48的外周面48A和内周面48B、以及双重管44的外管47的内周面47B与排气接触。此外，双重管44的外管47的外周面47A与大气接触。另外，不需要将锥部42的整体作成双重管44。

而且，通过绝缘层8覆盖锥部42和收纳部41的与排气接触的面的一部分。绝缘层8例如通过涂敷陶瓷等绝缘体而形成。在外管47的内周面47B和内管48的外周面48A形成有绝缘层8。另外，闭塞部45成为内管48的一部分。即，在比外管47更靠内侧且比内管48更靠外侧的、由外管47和内管48包围的范围内形成有绝缘层8。此外，从垫块3至开口部46也形成有绝缘层8。即，在内管48的内周面48B也形成有绝缘层8。由此，从垫块3至外管47的内周面47B的开口部46侧的端部形成有表面没有裂缝的绝缘层8。

在这样构成的电加热式催化剂11中，由于内管48的温度与外管47的温度相比也变高，所以也能够得到热泳效应。利用该热泳效应，PM从高温的内管48侧向低温的外管47侧移动，因此PM不会沉积在内管48的外周面48A上。而且，由于在内管48的外周面48A设有绝缘层8，所以电流不会流向该内管48的外周面48A。即，由于电流被内管48的外周面48A阻断，所以能够抑制电流从催化剂载体4向壳体40流动。

实施例4

图7是表示本实施例的电加热式催化剂12的概略结构的图。此外，图8是图7所示的双重管54所具备的部分的放大图。对与实施例2所示的电加热式催化剂10不同的点进行说明。在图7所示的电加热式催化剂12中，双重管54的闭塞部55的位置和开口部56的位置与图3所示的电加热式催化剂11相反。另外，比垫块3更靠上游侧的收纳部51、和比垫块3更靠下游侧的收纳部51只是朝向相反而已，形状是相同的。因此，以下仅对上游侧的收纳部51的形状进行说明。

双重管54具备在下游侧端部闭塞的闭塞部55、和在上游侧的端部开口的开口部56。该双重管54的外管57成为收纳部51的外壁的一部分。此外，双重管54的内管58在下游端向外管57侧弯曲而与该外管57连接。除内管58与外管57连接的部位以外，外管57和内管58平行地配置。这样，双重管54形成为朝向催化剂载体4侧开口。即，双重管54的内管58在上游侧的一端与双重管54的外管57相接，在下游侧的另一端与双重管54的外管57之间具有间隙。因此，双重管54的内管58的外周面58A和内周面58B、以及双重管54的外管57的内周面57B与排气接触。此外，双重管54的外管57的外周面57A与大气接触。

而且，通过绝缘层9覆盖收纳部51的与排气接触的面的一部分。绝缘层9例如通过涂敷陶瓷等绝缘体而形成。在外管57的内周面57B和内管58的外周面58A形成有绝缘层9。另外，闭塞部55成为内管58的一部分。即，在比外管57更靠内侧且比内管58更靠外侧的、由外管57和内管58包围的范围内形成有绝缘层9。此外，从垫块3至开口部56也形成有绝缘层9。即，在内管58的内周面58B也形成有绝缘层9。由此，从垫块3至外管57的内周面57B的开口部56侧的端部形成有表面没有裂缝的绝缘层9。另外，在锥部52、53不需要形成绝缘层9。

在这样构成的电加热式催化剂12中，由于内管58的温度与外管57的温度相比也变高，所以也能够得到热泳效应。利用该热泳效应，PM从高温的内管58侧向低温的外管57侧移动，因此PM不会沉积在内管58的外周面58A上。而且，由于在内管58的外周面58A设有绝缘层9，所以电流不会流向该内管58的外周面58A。即，由于电流被内管58的外周面58A阻断，所以能够抑制电流从催化剂载体4向壳体50流动。

然而，由于排气在内管58的内周面58B流动时的摩擦而产生静电，内管58带正电。在此，图9是双重管54的放大图。由于PM100带正电，所以如果内管58带正电，则使该PM100远离内管58的力作用于该PM100。在此，即使在内管58的内周面58B附着有PM100，由于该PM100被垫块3和绝缘层9绝缘，所以内管58维持带正电的状态。因此，能够使带正电的PM100远离内管58。此外，由于即使在温度低时也能够产生静电，所以能够抑制从内燃机刚起动之后PM100附着到内管58上。只要是闭塞部55位于比开口部56更接近垫块3的位置的形状，就能够得到该静电效果，因此即使是上述实施例3中说明的形状也能够得到同样的效果。这样，通过产生静电，也能够抑制PM100附着到内管58的外周面58A上。因此，能够抑制电流向壳体50流动。

实施例5

图10是表示本实施例的电加热式催化剂13的概略结构的图。此外，图11是从催化剂载体4侧观察锥部22的图。对与实施例1所示的电加热式催化剂1不同的点进行说明。另外，比催化剂载体4更靠下游侧的壳体60的性状与实施例4中说明的形状相同，因此省略说明。此外，除了在比催化剂载体4更靠上游侧的位置设有板61以外，都与实施例1中说明的形状相同。

在本实施例中，设置从内管28的内周面28B突出的板61。该板61与内管28的内周面28B垂直且与壳体60的中心轴平行地设置。该板61的材料与内管28相同，例如采用不锈钢材。在上游侧的锥部22以壳体60的中心轴A为中心放射状配置有8块该板61。另外，板61的块数并不限定于8块，也可以是其他块数。此外，在图10和图11中，板61的中心轴A侧端部配置在排气管5的延长线上，但板61也可以延伸至中心轴A附近，还可以延伸至中心轴A而与其他板61成为一体。此外，不需要在板61上设置绝缘层6。

在这样构成的电加热式催化剂13中，板61受到排气的热并将该热传递给内管28。由此，内管28的温度变得更高，因此外管27与内管28之间的温度差变得更大。即，利用板61增加接受热的面积。由此，热泳效应变得更加显著，因此能够进一步抑制电流向壳体60流动。此外，由于内管28的温度变得更高，所以能够使附着于该内管28的PM氧化而被除去。

根据以上说明的本实施例，通过在内管28设置板61，能够进一步提高该内管28的温度。由此，能够使从内管28向外管27移动的PM量进一步增多。此外，能够使附着于内管28的PM燃烧。

另外，在本实施例中，仅在比催化剂载体4更靠上游侧的位置具备板61，但也可以在下游侧的内管的内周面同样地具备板。此外，也可以仅在比催化剂载体4更靠下游侧的内管的内周面具备板。

实施例6

图12是表示本实施例的电加热式催化剂14的概略结构的图。对与实施例1所示的电加热式催化剂1不同的点进行说明。在图12所示的电加热式催化剂14中，在内管28的内周面28B涂敷有催化剂70。该催化剂70例如是具有氧化功能的催化剂，能够例示氧化催化剂或三元催化剂。其他与实施例相同，因此省略说明。

在这样构成的电加热式催化剂14中，排气中所含的未燃燃料(HC、CO等)被设置于内管28的内周面28B的催化剂70氧化而发热。由此，内管28的温度变得更高，因此外管27与内管28之间的温度差变得更大。由此，热泳效应变得更加显著，因此能够抑制电流向壳体2流动。此外，通过热使附着于内管28的PM氧化，能够将该PM除去。进而，也能够利用催化剂70净化排气。这样，由于能够从内管28的外周面28A除去PM，所以能够抑制电流向壳体2流动。

实施例7

图13是表示本实施例的电加热式催化剂15的概略结构的图。对与实施例1所示的电加热式催化剂1不同的点进行说明。在图13所示的电加热式催化剂15中，在外管27的外周面27设有冷却装置80。该冷却装置80只要是从外管27的外周面27A吸收热的装置即可。例如能够采用内燃机的冷却水循环的热交换器。此外，也可以采用从外管27的外周面27A突出的冷却翼片。即，也可以增加与外部空气的接触面积。进而，也可以将冷却装置80设为送风机，向外管27的外周面27A送风。其他与实施例1相同，因此省略说明。

在这样构成的电加热式催化剂15中，由于外管27的热被冷却装置80吸收，所以外管27的温度降低。于是，外管27与内管28之间的温度差变得更大。由此，热泳效应变得更加显著，因此能够抑制电流向壳体2流动。当对外管27的外周面27A进行冷却时，由于热传导的作用，收纳部21的热也被吸收。由此，能够对垫块3进行冷却。由于垫块3当温度变高时电阻减小，所以通过冷却能够将垫块3的电阻值维持得较高。由此，能够抑制电流向壳体2流动。

实施例8

图14是本实施例的锥部22的放大图。对与实施例1所示的电加热式催化剂1不同的点进行说明。在图14所示的电加热式催化剂16中，在内管28的内周面28B也形成有绝缘层62。其他与实施例1相同，因此省略说明。

在外管27的内周面27B和内管28的外周面28A、进而在内管28的内周面28B形成有本实施例中的绝缘层62。另外，闭塞部25成为内管28的一部分。即，在内管28的整体形成有绝缘层62。此外，从垫块3至开口部26也形成有绝缘层62。即，从垫块3至内管28的内周面28B的闭塞部25侧形成有表面没有裂缝的绝缘层62。

在这样构成的电加热式催化剂16中，与实施例1同样，利用热泳效应，能够抑制电流向壳体2流动。另外，也可以具备实施例5中说明的板61。也可以用绝缘体覆盖该板61。

根据以上说明的本实施例，通过在内管28的内周面28B也形成绝缘层62，能够抑制在内管28上附着PM。

实施例9

在本实施例中，对实施例1中说明的电加热式催化剂1的制造方法进行说明。在此，图15是用于说明本实施例的电加热式催化剂1的制造方法的图。

对于壳体2，从中心部沿排气的流动方向分别制造上游侧的上游部2A和下游侧的下游部2B。即，收纳部21被分割成上游侧的收纳部21A和下游侧的收纳部21B。上游部2A和下游部2B只是朝向相反而已，形状是相同的。因此，以下仅对上游部2A的形状进行说明。其他形状与实施例1相同。

首先，由1根管形成上游部2A的外形。即，形成收纳部21A和锥部22的外壁。锥部22的外壁旋压加工而形成。因此，在收纳部21A和锥部22的外壁之间没有接缝。双重管24的内管28与收纳部21A和锥部22的外壁分开地通过旋压加工而形成。然后，在锥部22的外壁的内侧配置有内管28的状态下，将内管28的上游侧的端部与锥部22的外壁的上游侧的端部焊接起来。由此，形成双重管24。

然后，在壳体2内的与排气接触的部位涂敷绝缘体而形成绝缘层6。另外，此后，焊接上游部2A和下游部2B，但不在该焊接的部位设置绝缘层6。此外，在按压垫块3的部位也不需要设置绝缘层6。至此，完成上游部2A和下游部2B。然后，在焊接上游部2A和下游部2B之前，在上游部2A和下游部2B的内侧设置催化剂载体4和垫块3。

在催化剂载体4上另行预先担载催化剂。在催化剂载体4上预先安装电极。然后，用垫块3覆盖催化剂载体4的外周。其后，一边压缩垫块3一边将催化剂载体4的一端向上游部2A的内侧、另一端向下游部2B的内侧插入。另外，决定各个部件的大小，以利用垫块3膨胀的力将催化剂载体4固定在壳体2内。

然后，焊接上游部2A和下游部2B。该焊接的部位成为焊接部90。另外，在上游部2A和下游部2B所焊接的部位开有两个用于供电极通过的孔，不对该部分进行焊接。为了容易焊接，也可以在上游部2A和下游部2B分别设置凸缘。此外，也可以代替焊接而通过螺栓或铆钉来接合。另外，在本实施例中，焊接部90相当于本发明中的接合部。

另外，也可以在焊接后在焊接部90不形成绝缘层6。在此，由于垫块3与焊接部90密合，所以排气不向该焊接部90流通。因此，排气中的PM不会附着于焊接部90。即，即使不设置绝缘层6，电流也不会向焊接部90流动。

图16是表示本实施例的电加热式催化剂1的制造流程的流程图。在步骤S101中，分别制造上游部2A和下游部2B。此外，在步骤S102中，在上游部2A和下游部2B分别形成绝缘层6。此外，在步骤S103中，在上游部2A和下游部2B的内侧插入垫块3和催化剂载体4。然后，在步骤S104中，在设置有垫块3的范围内对上游部2A和下游部2B进行焊接。

这样，通过在设置有垫块3的范围内设置焊接部90，即使不在焊接部90设置绝缘层6，也能够抑制电流从该焊接部90向壳体2流动。假设想要在壳体2的所有部位设置绝缘层6，由于需要精密地涂敷绝缘体的装置，所以成本增加。此外，对绝缘层6进行涂敷也花费时间。此外，如果在催化剂载体4上附着绝缘体，则由于催化剂面积减少而导致该催化剂的性能降低。对此，在本实施例中，由于不需要在焊接部90设置绝缘层6，所以能够抑制成本增加，制造所花费的时间也缩短。此外，能够抑制催化剂的性能降低。此外，由于不需要在焊接前的焊接部90的周围形成绝缘层6，所以能够抑制绝缘体进入焊接部90，因此能够提高焊接部的强度。此外，由于在利用旋压加工形成锥部22后设置绝缘层6，所以也不会产生在旋压加工时绝缘层6剥离的情况。

实施例10

在本实施例中，对实施例1中说明的电加热式催化剂1的制造方法进行说明。图17是用于说明本实施例的电加热式催化剂1的制造方法的图。此外，图18是图17所示的焊接部91所具备的部分的放大图。对与实施例9不同的点进行说明。

在本实施例中，对于壳体2，从收纳部21和下游侧的锥部23之间的边界沿排气的流动方向分别制造上游侧的上游部2C和下游侧的下游部2D。即，收纳部21和下游侧的锥部23之间的边界成为焊接部91。其他与实施例1相同。

首先，由1根管形成上游部2C的外形。即，形成收纳部21和锥部22的外壁。锥部22的外壁通过旋压加工而形成。因此，在收纳部21和锥部22的外壁之间没有接缝。双重管24的内管28与收纳部21和锥部22的外壁分开地通过旋压加工而形成。然后，在锥部22的外壁的内侧配置有内管28的状态下，将内管28的上游侧的端部与锥部22的外壁的上游侧的端部焊接起来。由此，形成双重管24。然后，在壳体2内的与排气接触的部位涂敷绝缘体而形成绝缘层6。此外，在收纳部21开出两个用于供电极通过的孔。

此外，下游侧的锥部23与上游侧的锥部22同样通过旋压加工而形成。然后，在上游部2C和下游部2D的与排气接触的部位涂敷绝缘体而形成绝缘层6。

至此，完成上游部2C和下游部2D。然后，在焊接上游部2C和下游部2D之前，在上游部2C和下游部2D的内侧设置催化剂载体4和垫块3。

然后，焊接上游部2C和下游部2D。该焊接的部位成为焊接部91。在本实施例中，在该焊接后，从壳体2的内侧在焊接部91涂敷绝缘体，在该焊接部91也新形成绝缘层6A。即，由于在绝缘层6上附着PM，有可能导致电流从催化剂载体4流动至焊接部91。因此，新形成绝缘层6A。另外，在本实施例中，焊接部91相当于本发明中的接合部。

图19是用于说明本实施例的电加热式催化剂1的制造流程的流程图。在步骤S201中，分别制造上游部2C和下游部2D。此外，在步骤S202中，在上游部2C和下游部2D分别形成绝缘层6。此外，在步骤S203中，在上游部2C的内侧插入垫块3和催化剂载体4。

在步骤S204中，对收纳部21的下游端和锥部23的上游端进行焊接。此外，在步骤S205中，在焊接部91新形成绝缘层6A。

在此，由于焊接部91从双重管偏离，所以能够比较容易地涂敷绝缘体。这样，只要新形成绝缘层6A，就能够抑制电流从焊接部91向壳体2流动。

另外，在本实施例中，收纳部21和下游侧的锥部23之间的边界成为焊接部91，但也可以取而代之，将收纳部21和上游侧的锥部22之间的边界作为焊接部。此外，也可以在收纳部21和下游侧的锥部23之间的边界、以及收纳部21和上游侧的锥部22之间的边界这两个部位设置焊接部。

符号说明

1    电加热式催化剂

2    壳体

3    垫块

4    催化剂载体

5    排气管

6    绝缘层

21    收纳部

22    锥部

23    锥部

24    双重管

25    闭塞部

26    开口部

27    外管

27A   外管的外周面

27B   外管的内周面

28    内管

28A   内管的外周面

28B   内管的内周面

Claims (9)

1.一种电加热式催化剂，其特征在于，

具备：

通过通电而发热的发热体；

收纳所述发热体的壳体；和

垫块，其被夹持在所述发热体和所述壳体之间，用于进行电绝缘，

将所述壳体在比所述发热体更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管，

所述双重管的内侧管以如下方式形成：在上游侧或下游侧的一端与所述双重管的外侧管相接，在上游侧或下游侧的另一端与所述双重管的外侧管之间具有间隙，

在包括由所述双重管的外侧管和内侧管包围的范围的、从所述垫块到所述另一端的所述壳体的表面，具备进行电绝缘的绝缘层。

2.根据权利要求1所述的电加热式催化剂，其特征在于：

所述双重管设置于排气的通路截面积随着远离所述发热体而变小的锥部。

3.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂，其特征在于：

具备板，所述板从所述双重管的内侧管的朝向排气通路的中心侧的面突出。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于：

在所述双重管的内侧管的朝向排气通路的中心侧的面，具备具有氧化功能的催化剂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于：

具备冷却所述双重管的外侧管的冷却装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于：

所述壳体是在分别形成上游侧的部位和下游侧的部位之后，将该上游侧的部位和下游侧的部位接合而形成的，在所述壳体的与所述垫块相接的范围内，具备该上游侧的部位和下游侧的部位接合的接合部。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于：

所述壳体是在分别形成上游侧的部位和下游侧的部位之后，将该上游侧的部位和下游侧的部位接合而形成的，在排气的通路截面积随着远离所述发热体而变小的锥部的通路截面积为最大的部位，具备该上游侧的部位和下游侧的部位接合的接合部。

8.一种电加热式催化剂的制造方法，其特征在于，

所述电加热式催化剂具备：

通过通电而发热的发热体；

收纳所述发热体的壳体；和

垫块，其被夹持在所述发热体和所述壳体之间，用于进行电绝缘，

将所述壳体在比所述发热体更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管，

所述双重管的内侧管在上游侧或下游侧的一端与所述双重管的外侧管相接，在上游侧或下游侧的另一端与所述双重管的外侧管之间具有间隙，

在包括由所述双重管的外侧管和内侧管包围的范围的、从所述垫块到所述另一端的所述壳体的表面，具备进行电绝缘的绝缘层，

所述电加热式催化剂的制造方法包括如下步骤而构成：

分别形成所述壳体的比与所述垫块相接的范围内所具备的接合部更靠上游侧的部位和更靠下游侧的部位的步骤；

在所述上游侧的部位和下游侧的部位分别形成所述绝缘层的步骤；

在所述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的内侧配置所述发热体和所述垫块的步骤；和

在所述接合部接合所述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的步骤。

9.一种电加热式催化剂的制造方法，其特征在于，

所述电加热式催化剂具备：

通过通电而发热的发热体；

收纳所述发热体的壳体；和

垫块，其被夹持在所述发热体和所述壳体之间，用于进行电绝缘，

将所述壳体在比所述发热体更靠上游侧和更靠下游侧的部分作成双重管，

所述双重管的内侧管在上游侧或下游侧的一端与所述双重管的外侧管相接，在上游侧或下游侧的另一端与所述双重管的外侧管之间具有间隙，

在包括由所述双重管的外侧管和内侧管包围的范围的、从所述垫块到所述另一端的所述壳体的表面，具备进行电绝缘的绝缘层，

所述电加热式催化剂的制造方法包括如下步骤而构成：

分别形成所述壳体的比从所述垫块至所述双重管之间所具备的接合部更靠上游侧的部位和更靠下游侧的部位的步骤；

在所述上游侧的部位和下游侧的部位分别形成所述绝缘层的步骤；

在所述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的内侧配置所述发热体和所述垫块的步骤；和

在所述接合部接合所述壳体的上游侧的部位和下游侧的部位的步骤；和

在所述接合部从所述壳体的内侧起形成所述绝缘层的步骤。

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