CN103079702A - 电加热式催化剂 - Google Patents

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Abstract

能抑制电朝电加热式催化剂（1）的壳体（4）流动的电加热式催化剂（1）具备：因通电而发热的发热体（2）；收纳发热体（2）的壳体（4）；设置于发热体（2）和壳体（4）之间、对电进行绝缘并支承发热体（2）的衬垫（5）；从壳体（4）的外侧与发热体（2）连接的电极（6）；堵塞壳体（4）和电极（6）之间的间隙的绝缘部（7）；电极室（8），该电极室（8）是在壳体（4）的内侧且在发热体（2）的外侧的电极（6）的周围形成的空间，通过在电极（6）和衬垫（5）设置间隙形成；以及分隔部（9），该分隔部（9）在电极室（8）内设置于比电极（6）靠排气的流动方向的上游侧的位置，在该电极室（8）内流通的排气与分隔部碰撞。

Description

电加热式催化剂
技术领域
本发明涉及电加热式催化剂。
背景技术
已知有在因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衬垫的技术（例如参照专利文献1）。根据该衬垫，当对催化剂的载体通电时，能够抑制电朝壳体流动。然而，在发动机刚刚起动之后等时，由于电极的温度低，因此，如果通过了衬垫的排气与该电极接触，则存在排气中的水在该电极处凝结的情况。存在因该水而导致电极和壳体之间的绝缘电阻降低从而电从电极朝壳体流动的忧虑。
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完成的，其目的在于抑制电朝电加热式催化剂的壳体流动。
为了解决上述课题，基于本发明的电加热式催化剂具备：
发热体，通过对该发热体通电，该发热体发热；
壳体，该壳体收纳上述发热体；
衬垫，该衬垫设置于上述发热体和上述壳体之间，该衬垫对电进行绝缘，并且支承上述发热体；
电极，该电极从上述壳体的外侧与上述发热体连接；
绝缘部，该绝缘部堵塞上述壳体与上述电极之间的间隙；
电极室，该电极室是在上述壳体的内侧且在上述发热体的外侧的上述电极的周围形成的空间，通过在上述电极和上述衬垫设置间隙而形成；以及
分隔部，该分隔部在上述电极室内设置于比上述电极靠排气的流动方向的上游侧的位置，在该电极室内流通的排气与上述分隔部碰撞。
发热体可以形成为催化剂的载体，也可以设置于比催化剂靠上游侧的位置。通过对发热体通电，该发热体发热，因此能够使催化剂的温度上升。然而，由于在发动机的排气中含有水分，因此当发动机冷起动时等电极、绝缘部的温度低时，存在如果排气直接与该电极、绝缘部碰撞则水会发生凝结的情况。相对于此，通过具备分隔部，能够抑制流入到电极室内的排气与电极、绝缘部直接碰撞。即，由于分隔部设置于比电极靠排气的流动方向的上游侧的位置，因此流入电极室的排气的至少一部分在与电极碰撞之前与分隔部碰撞。另外，此处所说的排气的流动方向是指在流入电极室内之后且与分隔部碰撞之前的排气的流动方向。该排气的流动方向可以与壳体或者发热体的中心轴方向平行。进而，通过具备分隔部，排气的至少一部分不会直接与电极碰撞，因此能够抑制水在电极、绝缘部凝结的情况。由此，能够抑制电朝壳体流动。另外，也能够将分隔部在电极室内设置于比电极靠排气的流动方向的下游侧的位置。并且，分隔部也能够包围电极的周围。
并且，在本发明中也可以构成为：上述分隔部在上述电极室内设置于流入该电极室内的排气朝上述电极直线前进的路径上。即，分隔部设定于假定不存在分隔部的情况下与电极碰撞的排气所流动的部位。由此，能够抑制排气与电极直接碰撞。
并且，在本发明中也可以构成为：当上述分隔部与上述绝缘部之间的距离小于电绝缘所需要的空间距离的情况下，上述分隔部由绝缘体构成。此处，如果分隔部由导电体构成，存在当该分隔部与电极之间的距离变近时在该分隔部与电极之间发生放电的忧虑。即，当分隔部与绝缘部之间的距离小于电绝缘所需要的空间距离的情况下，存在在该分隔部与电极之间发生放电的忧虑。相对于此，通过利用绝缘体构成分隔部，能够抑制在分隔部与电极之间发生放电的情况。
并且，在本发明中也可以构成为：当上述分隔部与上述绝缘部之间的距离在电绝缘所需要的空间距离以上的情况下，上述分隔部由导电体构成。即，由于不存在分隔部与电极之间发生放电的忧虑，因此能够利用导电体构成分隔部。由此，作为分隔部例如能够使用耐久性高的材料。
根据本发明，能够抑制电朝电加热式催化剂的壳体流动。
附图说明
图1是示出实施例1所涉及的电加热式催化剂的概要结构的图。
图2是示出实施例2所涉及的电加热式催化剂的概要结构的图。
图3是示出实施例3所涉及的电加热式催化剂的概要结构的图。
图4是示出要求空间距离与从电极及绝缘部到板为止的距离之间的关系的图。
图5是示出要求空间距离与从电极及绝缘部到板为止的距离之间的关系的图。
图6是示出从板到壳体为止的距离以及从板到催化剂载体为止的距离的关系的图。
图7是示出要求空间距离与从板到催化剂载体为止的距离之间的关系的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明所涉及的电加热式催化剂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是示出本实施例所涉及的电加热式催化剂1的概要结构的图。另外，本实施例所涉及的电加热式催化剂1设置在搭载于车辆的发动机的排气管。发动机可以是柴油机，也可以是汽油机。并且，在采用具备电机的混合动力系统的车辆中也能够使用。
图1所示的电加热式催化剂1，是沿着该电加热式催化剂1的中心轴A将该电加热式催化剂1在纵向剖切而得的剖视图。另外，电加热式催化剂1的形状相对于中心轴A线对称，因此在图1中仅示出上侧的部分。并且，图1中的箭头B表示排气的流动方向。
本实施例所涉及的电加热式催化剂1具备以中心轴A为中心的圆柱形的催化剂载体2。进而，从中心轴A侧起依次具备催化剂载体2、内管3、壳体4。并且，在催化剂载体2和内管3之间、以及在内管3和壳体4之间设置有衬垫5。
催化剂载体2使用形成电阻且具有因通电而发热的性质的材料。例如将SiC用作催化剂载体2的材料。催化剂载体2具有沿排气的流动方向（也可以说是中心轴A的方向）延伸且与排气的流动方向B垂直的截面呈蜂窝状的多条通路。排气在该通路内流通。催化剂载体2的外形例如为以排气管的中心轴A为中心的圆柱形。另外，利用与中心轴A正交的截面剖切催化剂载体2而得的截面形状例如可以为椭圆形。中心轴A为排气管、催化剂载体2、内管3以及壳体4共通的中心轴。另外，在本实施例中，催化剂载体2相当于本发明的发热体。另外，即便是在将发热体配备在比催化剂靠上游侧的位置的情况下也同样能够应用本实施例。
在催化剂载体2担载有催化剂。作为催化剂，例如能够举出氧化催化剂、三元催化剂、吸留还原式NOx催化剂、选择还原式NOx催化剂等。在催化剂载体2连接有两个电极6，通过对该电极6之间施加电压而对催化剂载体2通电。该催化剂载体2因该催化剂载体2的电阻而发热。
衬垫5使用电绝缘材料，例如使用以氧化铝为主成分的陶瓷纤维。衬垫5卷绕于催化剂载体2的外周面以及内管3的外周面。由于衬垫5覆盖催化剂载体2的外周面（与中心轴A平行的面），因此，当对催化剂载体2通电时，能够抑制电朝内管3以及壳体4流动。
内管3的材料使用例如氧化铝之类的电绝缘材料。内管3形成为以中心轴A为中心的管状。该内管3的在中心轴A方向上的长度比衬垫5长。因此，内管3从衬垫5朝上游侧以及下游侧突出。内管3的内径与将衬垫5卷绕于催化剂载体2的外周后的该衬垫5的外径大致相同。因此，在将衬垫5以及催化剂载体2收纳于内管3内时，该衬垫5被压缩，因此借助该衬垫5的反弹力将催化剂载体2固定于内管3内。
壳体4的材料使用金属，例如能够使用不锈钢材料。在壳体4的内侧收纳有催化剂载体2、内管3以及衬垫5。壳体4的内径与将衬垫5卷绕于内管3的外周后的该衬垫5的外径大致相同，在将衬垫5以及内管3收纳于壳体4时，该衬垫5被压缩，因此借助该衬垫5的反弹力将内管3固定于壳体4内。
在催化剂载体2连接有两个电极6。为了使该电极6通过，在内管3、壳体4以及衬垫5分别开设有孔31、41、51。这些孔31、41、51的直径大于电极6的直径。因此，内管3、壳体4以及衬垫5与电极6分离。进而，在开设于壳体4的孔41设置有支承电极6的绝缘部7。该绝缘部7的材料使用绝缘体。进而，绝缘部7无间隙地设置于壳体4和电极6之间。这样，在壳体4内形成电极6周围的闭合空间即电极室8。
并且，开设于内管3的孔31的直径小于开设于衬垫5的孔51的直径。因此，内管3从衬垫5朝电极室8内突出。进而，在排气的流动方向上的位于电极6的上游侧的内管3设置有板9。
板9将比电极6靠上游侧的电极室8的一部分分隔成上游侧和下游侧。板9在形成孔31的内管3的端部朝该内管3的内侧以及外侧相对于中心轴A垂直地延伸。板9可以是平面，也可以是曲面。并且，板9的形状也可以与开设于内管3的孔31的形状一致。板9的材料可以与内管3的材料相同，也可以与内管3的材料不同。
该板9是为了抑制流入电极室8内的排气与电极6以及绝缘部7直接碰撞而设置的。例如，以在绝缘部7的末端、即电极6从绝缘部7露出的部位的上游侧存在板9的方式设置该板9。并且，例如也可以按照当在排气的流动方向B（也可以说是中心轴A的方向）上将绝缘部7的末端部朝板9投影时，该绝缘部7的末端部的至少一部分投影到板9的方式决定板9的形状以及位置。此外，也可以将板9在电极室8内设置于流入该电极室8内的排气朝电极6直线前进的路径上。只要将板9设置成遮挡假定不存在该板9的情况下与电极6或者绝缘部7碰撞的排气的至少一部分即可。即，板9的大小也可以小于电极6或者绝缘部7。并且，板9设置成不与壳体4、催化剂载体2以及衬垫5接触。另外，在本实施例中，板9相当于本发明的分隔部。
在以这种方式构成的电加热式催化剂1中，在比催化剂载体2靠上游侧处凝结的水有时会沿壳体4的内壁流动而附着于衬垫5。该水附着于内管3和壳体4之间的衬垫5。即，由于内管3与衬垫5相比朝上游侧以及下游侧突出，因此能够抑制水进入比内管3靠内侧的位置的情况。由此，能够抑制在衬垫5的上游端以及下游端因水而导致壳体4与催化剂载体2之间短路的情况。
并且，当排气中的颗粒状物质（以下称作PM）附着于衬垫5以及内管3时，存在因该PM而导致壳体4与催化剂载体2之间短路的忧虑。但是，通过使内管3比衬垫5突出，突出的部位承受排气的热而温度升高，因此能够使附着于该内管3的PM氧化而将其除去。由此，能够抑制因PM而导致壳体4与催化剂载体2之间短路的情况。
然而，附着于衬垫5的水会因排气的热以及催化剂载体2的热而蒸发。但是，当附着的水的量增多时，其一部分并不立刻蒸发而滞留于衬垫5内。进而，水会通过衬垫5内而到达电极6周围的电极室8。由于在发动机冷起动时电极6以及绝缘部7的温度低，因此，如果排气与该电极6以及绝缘部7碰撞，则水在该电极6以及绝缘部7的表面凝结。当像这样在电极6以及绝缘部7的表面凝结有水时，存在电从电极6朝壳体4流动的忧虑。于是，存在当存在使催化剂载体2的温度上升的要求时无法通电的忧虑。
相对于此，通过具备板9，能够抑制排气与电极6以及绝缘部7直接碰撞的情况。在电极6以及绝缘部7，与排气直接碰撞的部位相比，水难以凝结在排气不直接碰撞的部位。即，通过具备板9，能够抑制水在电极6以及绝缘部7凝结。
这样，能够抑制水在电极6以及绝缘部7凝结，因此能够抑制电从电极6朝壳体4流动。
另外，在本实施例中，对在内管3以及衬垫5分别开设有孔31、51的情况进行了说明，但是，代替于此，内管3以及衬垫5也可以隔着电极6被分割成上游侧和下游侧。即，可以在电极6的上游侧和下游侧的催化剂载体2的周围分别配置内管3以及衬垫5。由此，电极室8形成为绕催化剂载体2的周围一周。即便在这种情况下，通过在电极6的上游侧设置板9，也能够抑制排气与电极6以及绝缘部7直接碰撞，因此能够抑制电朝壳体4流动。
实施例2
图2是示出本实施例所涉及的电加热式催化剂100的概要结构的图。在实施例1中将板9设置于内管3，但在本实施例中，将板90设置于壳体4。另外，对与实施例1相同的部件标注相同标号并省略说明。
即，板90从壳体4朝中心轴A方向延伸。板90的靠中心轴A侧的端部位于电极室8内的比催化剂载体2的外周面靠外侧的位置，以免与催化剂载体2接触。并且，板90设置成也不与内管3以及衬垫5接触。板90的材料可以与壳体4的材料相同，也可以与壳体4的材料不同。
即便在以这种方式构成的电加热式催化剂100中，也能够抑制排气与电极6以及绝缘部7直接碰撞。即，通过具备板90，能够抑制水在电极6以及绝缘部7凝结。这样，能够抑制水在电极6以及绝缘部7凝结，因此能够抑制电从电极6朝壳体4流动。
实施例3
图3是示出本实施例所涉及的电加热式催化剂101的概要结构的图。在本实施例中，将板90设置在电极6的上游侧，并且在下游侧也设置板91。另外，也可以在该电极6的周围设置以电极6的中心轴为中心的筒，从而包围电极6。另外，对与实施例1或2相同的部件标注相同标号并省略说明。
电极6的下游侧的板91从壳体4朝中心轴A方向延伸。板91的靠中心轴A侧的端部位于比催化剂载体2的外周面靠外侧的位置，以免与催化剂载体2接触。此外，板91设置成也不与内管3以及衬垫5接触。比电极6靠下游侧的板91的形状、与比电极6靠上游侧的板91的形状关于电极6的中心轴线对称。另外，也可以与实施例1的板9同样，将板90、91设置于内管3。
这样，通过在电极6的下游侧也设置板91，排气更难以与电极6以及绝缘部7碰撞，因此能够进一步抑制水在电极6以及绝缘部7凝结。由此，能够抑制电从电极6朝壳体4流动。
实施例4
此处，如果从电极6以及绝缘部7到板9为止的距离短，存在当对电极6通电时在该电极6以及绝缘部7与板9之间发生放电的忧虑。相对于此，通过使用绝缘材料作为板9的材料，能够抑制发生放电的情况。因此，在本实施例中，在电极6以及绝缘部7与板9之间的空间距离比不会发生放电的距离的下限值（以下称作要求空间距离）短的情况下，使用绝缘体作为板9的材料。要求空间距离也称作电绝缘所需要的空间距离。
图4以及图5是示出要求空间距离D与从电极6及绝缘部7到板9为止的距离C之间的关系的图。在图4中，从电极6及绝缘部7到板9为止的距离C比要求空间距离D短。在该情况下，使用绝缘体作为板9的材料。另一方面，在图5中，从电极6及绝缘部7到板9为止的距离C比要求空间距离D长。在该情况下，作为板9的材料无需使用绝缘体，能够使用导电体，因此例如能够使用耐久性优异的不锈钢材料。另外，也可以不论从电极6及绝缘部7到板9为止的距离C如何均使用绝缘体作为板9的材料。
这样，当在电极6及绝缘部7与板9之间会发生放电时，通过使用绝缘体作为板9的材料，能够抑制电从电极6朝壳体4流动。并且，当不会发生放电时，通过使用导电体作为板9的材料，能够使板9的耐久性提高。
同样，如果从板9、90、91到壳体4或者催化剂载体2为止的距离短，则存在当对电极6通电时在该壳体4或催化剂载体2与板9、90、91之间发生放电的忧虑。因此，在本实施例中，在作为板9、90、91使用导电体的情况下，可以使壳体4或催化剂载体2与板9、90、91之间的空间距离比要求空间距离D长。
图6是示出从板9到壳体4为止的距离E以及从板9到催化剂载体2位置的距离F的关系的图。在使用导电体作为板9的情况下，以从板9到壳体4为止的距离E与从板9到催化剂载体2为止的距离F之和在要求空间距离D以上的方式决定各个部件的形状。
并且，图7是示出要求空间距离D与从板90到催化剂载体2为止的距离G之间的关系的图。在使用导电体作为板90的情况下，以从板90到催化剂载体2为止的距离G在要求空间距离D以上的方式决定各个部件的形状。在比电极6靠下游侧设置板91的情况下也有同样的考虑。
这样，能够抑制电经由板9、90、91朝壳体4流动。
标号说明：
1…电加热式催化剂；2…催化剂载体；3…内管；4…壳体；5…衬垫；6…电极；7…绝缘部；8…电极室；9…板；31…孔；41…孔；51…孔。

Claims (4)

1.一种电加热式催化剂，其中，
所述电加热式催化剂具备：
发热体，通过对所述发热体通电，所述发热体发热；
壳体，该壳体收纳所述发热体；
衬垫，该衬垫设置于所述发热体与所述壳体之间，所述衬垫对电进行绝缘，并且支承所述发热体；
电极，该电极从所述壳体的外侧与所述发热体连接；
绝缘部，该绝缘部堵塞所述壳体与所述电极之间的间隙；
电极室，该电极室是在所述壳体的内侧且在所述发热体的外侧的所述电极的周围形成的空间，通过在所述电极和所述衬垫设置间隙而形成；以及
分隔部，该分隔部在所述电极室内设置于比所述电极靠排气的流动方向的上游侧的位置，在该电极室内流通的排气与所述分隔部碰撞。
2.根据权利要求1所述的电加热式催化剂，其中，
所述分隔部在所述电极室内设置于流入该电极室内的排气朝所述电极直线前进的路径上。
3.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂，其中，
当所述分隔部与所述绝缘部之间的距离小于电绝缘所需要的空间距离的情况下，所述分隔部由绝缘体构成。
4.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂，其中，
当所述分隔部与所述绝缘部之间的距离在电绝缘所需要的空间距离以上的情况下，所述分隔部由导电体构成。
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