CN103347611B - 电加热式催化剂 - Google Patents

电加热式催化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN103347611B
CN103347611B CN201180067227.2A CN201180067227A CN103347611B CN 103347611 B CN103347611 B CN 103347611B CN 201180067227 A CN201180067227 A CN 201180067227A CN 103347611 B CN103347611 B CN 103347611B
Authority
CN
China
Prior art keywords
surface electrode
heater
catalyst carrier
width
periphery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180067227.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103347611A (zh
Inventor
吉冈卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN103347611A publication Critical patent/CN103347611A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103347611B publication Critical patent/CN103347611B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33Electric or magnetic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/022Heaters specially adapted for heating gaseous material
    • H05B2203/023Heaters of the type used for electrically heating the air blown in a vehicle compartment by the vehicle heating system
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明的目的是在电加热式催化剂(EHC)中,通过使发热体更合适地发热来谋求提高排气净化率、抑制发热体的破损。在本发明的EHC中,一对表面电极(7a)形成为,从形成为圆柱状的发热体(3)的一端朝向另一端沿着该发热体(3)的外周面螺旋状地延伸并且隔着发热体(3)相互交叉。而且,表面电极(7a)的与发热体(3)的端面的圆周接触的端部附近的宽度被扩张。

Description

电加热式催化剂
技术领域
本发明涉及在内燃机的排气通路上设置的电加热式催化剂。
背景技术
以往,作为在内燃机的排气通路上设置的排气净化催化剂,开发出一种通过发热体来加热催化剂的电加热式催化剂(ElectricHeatingCatalyst:以下,称为EHC),该发热体通过通电而发热。
另外,在EHC中,已知在发热体的侧面(外周面)以相互相对的方式连接有一对电极的结构(例如,参照专利文献1。)。在这样的结构中,电流通过发热体在电极间流动来使发热体发热。
在先技术文献
专利文献1:日本特开平5-269387号公报
发明内容
在圆柱状(包括截面形状为椭圆形的形状)的发热体的外周面以相互相对的方式设有一对电极的情况下,形成有沿着所述发热体的外周面延伸的表面电极。当对该电极通电时,电流在位于发热体的表面电极间的部分(以下,将该部分称为“电极间部”)流动。因此,该电极间部升温。但是,在发热体中存在从表面电极间向外侧偏离的部分(即,未设置有表面电极的外周面附近部分:以下,将该部分称为“电极间外部”)。即使对电极通电,电流在该电极间外部也难以流动,所以该电极间外部难以升温。因此,通电时的发热体的周向(与轴向垂直的宽度方向)的温度分布变得不均匀。
这样发热体的周向上的温度分布不均匀时,在低温部催化剂的排气净化能力不充分发挥,从而导致排气净化率的下降。另外,当发热体的温度分布的偏差变大时,热应力变大,从而也有可能导致发热体的破损。
在此,通过增大表面电极的发热体的周向的宽度,在发热体中,能够增大电极间部占据的比例,减小电极间外部占据的比例。但是,当增大表面电极的发热体的周向的宽度时,表面电极间的发热体的外周面上的距离减小。当该表面电极间的发热体的外周面上的距离减小某种程度以上时,在表面电极间流动的电流容易通过发热体的外周面集中流动。其结果,有可能位于该外周面的表面电极间的部分过量升温。
本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,在EHC中,通过使发热体更加适宜地发热,来谋求提高排气净化率、抑制发热体的破损。
在本发明的EHC中,一对表面电极形成为,从发热体的一端朝向另一端沿着该发热体的外周面螺旋状地延伸并且隔着发热体相互交叉。进而,表面电极的与发热体的端面的圆周接触的端部附近的宽度被扩张。
更具体地说,本发明的EHC具备:
发热体,其形成为圆柱状,通过通电而发热,通过发热而将催化剂加热;
和一对电极,其是向所述发热体供电的电极,以夹着该发热体的方式与该发热体的外周面连接,
所述一对电极具有表面电极,所述表面电极形成为,从所述发热体的一端朝向另一端沿着该发热体的外周面螺旋状地延伸并且隔着所述发热体相互交叉,
所述表面电极的与所述发热体的端面的圆周接触的端部附近的宽度在下述范围扩张,所述范围是该端部附近的表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离变为规定的下限距离以上的范围。
在此,规定的下限距离是能够抑制电流通过发热体的外周面流动的表面电极间的发热体的外周上的距离的下限值,是基于实验等预先确定的距离。
如本发明这样,通过扩张表面电极的端部的宽度,在通电时,能够抑制电流通过发热体的外周面流动,并且能够使发热体的端部附近沿着与该发热体的轴向垂直的截面方向在更宽的范围升温。因此,从发热体的轴向整体观察,能够在与该发热体的轴向垂直的截面方向上,进一步减小通电时成为低温部的部分。因此,能够提高排气净化率,另外,能够抑制发热体的破损。
在本发明中,进而,表面电极的长度方向的中央部附近的与所述发热体的端面的圆周平行的方向的宽度也可以在下述范围扩张,所述范围是该中央部附近的表面电极间的发热体的外周上的最短距离变为所述规定的下限距离以上的范围。
由此,在通电时,能够抑制电流通过发热体的外周面流动,并且除了发热体的端部附近以外,还使发热体的长度方向的中央部附近,也能够在与该发热体的轴向垂直的截面方向上,在更宽的范围升温。
在本发明中,表面电极的宽度没有扩张的部分的表面电极间的发热体的外周上的最短距离也可以成为所述规定的下限距离。由此,在表面电极的宽度没有扩张的部分,能够抑制电流通过发热体的外周面流动,并且尽可能增大表面电极的宽度。
在本发明中,表面电极的宽度没有扩张的部分的表面电极间的发热体的外周上的最短距离也可以变得比表面电极的宽度扩张了的部分的表面电极间的发热体的外周上的最短距离大。由此,在表面电极的宽度没有扩张的部分,能够以高概率抑制电流通过发热体的外周面流动。
根据本发明,在EHC中,能够使发热体更加适宜地发热。其结果,能够提高排气净化率,另外,能够抑制发热体的破损。
附图说明
图1是表示实施例涉及的电加热式催化剂(EHC)的概略结构的图。
图2是表示实施例涉及的EHC的表面电极的概略结构的图。图2(a)表示催化剂载体的立体图,图2(b)是表示将催化剂载体的外周面展开了的样子的图。
图3是表示在与实施例涉及的催化剂载体的轴向垂直的方向的截面上电极间部所占的部分的图。
图4是表示表面电极沿着催化剂载体的外周面螺旋状地形成的情况下的将催化剂载体的外周面展开的样子的图。图4(a)表示在表面电极的螺旋角度比较大的情况下的催化剂载体的外周面的展开图,图4(b)表示表面电极的螺旋角度比较小的情况下的催化剂载体的外周面的展开图。
图5是表示表面电极间的外周最短距离为中心角90°时的表面电极的螺旋角度与表面电极的宽度的关系的图。
图6是表示实施例的第一变形例涉及的EHC的表面电极的概略结构的图。图6(a)表示催化剂载体的立体图,图6(b)是表示将催化剂载体的外周面展开的样子的图。
图7是表示实施例的第二变形例涉及的从催化剂载体的前端到后端之间的各位置的表面电极间的直线距离的图。
图8是表示在实施例的第二变形例中,修正表面电极间的外周最短距离时的从催化剂载体的前端到后端之间的各位置的修正系数的图。
图9是表示将现有的EHC的催化剂载体的外周面展开的样子的图。
图10表示现有的EHC的催化剂载体以及电极的与催化剂载体的轴向垂直的方向的截面图。图10(a)表示表面电极的催化剂载体的周向的宽度比较小的情况下的截面图,图10(b)表示表面电极的催化剂载体的周向的宽度比较大的情况下的截面图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等,只要没有特别记载就没有意图将发明的技术范围仅限定于此。
<实施例1>
图1是表示本实施例的电加热式催化剂(EHC)的概略结构的图。本实施例的EHC1设置在搭载于车辆中的内燃机的排气管中。内燃机可以是柴油机,也可以是汽油机。另外,在采用了具备电动机的混合动力系统的车辆中也能够使用本实施例的EHC1。
图1是沿着内燃机的排气管2的中心轴A在纵向切断EHC1得到的截面图。此外,由于EHC1的形状相对于中心轴A线对称,所以在图1中,为了方便说明,仅示出EHC1的上侧的部分。
本实施例的EHC1具备:催化剂载体3、壳体4、垫子5、内管6、以及电极7。催化剂载体3形成为圆柱状,被设置为,其中心轴与排气管2的中心轴A成为同轴。在催化剂载体3上担载有排气净化催化剂15。作为排气净化催化剂15,能够例示氧化催化剂、吸藏还原型NOx催化剂、选择还原型NOx催化剂以及三元催化剂等。
催化剂载体3由通电时成为电阻而发热的材料形成。作为催化剂载体3的材料,能够例示SiC。催化剂载体3具有:在排气流动的方向(即,中心轴A的方向)上延伸且垂直于排气流动的方向的截面呈蜂窝状的多条通路(小室:cell)。排气净化催化剂15担载于形成各小室的隔壁,通过排气在该小室流通,该排气被净化。再者,垂直于中心轴A的方向的催化剂载体3的截面形状,可以是椭圆形等。中心轴A是排气管2、催化剂载体3、内管6以及壳体4共同的中心轴。
催化剂载体3收容在壳体4中。壳体4由金属形成。作为形成壳体4的材料,能够例示不锈钢钢材。壳体4具有:包含平行于中心轴A的曲面而构成的收容部4a、和在该收容部4a的上游侧以及下游侧连接该收容部4a和排气管2的锥部4b、4c。收容部4a的通路截面积大于排气管2的通路截面积,在其内侧收容有催化剂载体3、垫子5以及内管6。锥部4b、4c形成通路截面积随着从收容部4a远离而缩小的锥形状。
在壳体4的收容部4a的内壁面与催化剂载体3的外周面之间夹有垫子5。即,在壳体4内,催化剂载体3被垫子5支撑。另外,在垫子5中夹入有内管6。即,垫子5被内管6划分为壳体4侧和催化剂载体3侧。
垫子5由电绝缘材料形成。作为形成垫子5的材料,能够例示以氧化铝为主成分的陶瓷纤维。垫子5卷绕在催化剂载体3的外周面以及内管6的外周面。通过使垫子5夹在催化剂载体3和壳体4之间,在对催化剂载体3通电时,能够抑制电向壳体4流动。
内管6由电绝缘材料形成。作为形成内管6的材料,能够例示氧化铝。内管6形成为以中心轴A为中心的管状。如图1所示,内管6的中心轴A方向的长度比垫子5长。因此,内管6的上游侧以及下游侧的端部,从垫子5的上游侧以及下游侧的端面突出。
在催化剂载体3的外周面连接有一对电极7(再者,在图1中,仅图示了一侧(上侧)的电极7。)。电极7由表面电极7a和轴电极7b形成。表面电极7a设在催化剂载体3的外周面。此外,针对该表面电极7a的详细的构成在后面叙述。轴电极7b的一端与表面电极7a连接。并且,轴电极7b的另一端通过电极室9向壳体4的外侧突出。
在壳体4和内管6中,为了使轴电极7b通过而开有贯通孔4d、6a。另外,在垫子5中形成用于使轴电极7b通过的空间。通过这样的、位于壳体4的内壁面和催化剂载体3的外周面之间、由垫子5形成其侧壁面的空间,形成电极室9。在壳体4上开的贯通孔4d(即,电极室9的上部)设有支撑轴电极7b的支撑构件8。该支撑构件8由电绝缘材料形成,并在壳体4和轴电极7b之间无间隙地设置。
轴电极7b的另一端与电池(未图示)电连接。从该电池向电极7供电。在向电极7供电时,对催化剂载体3通电。在通过通电,催化剂载体3发热时,担载于催化剂载体3的排气净化催化剂15被加热,从而促进其活化。
再者,在本实施例中,催化剂载体3相当于本发明涉及的发热体。但是,本发明涉及的发热体并不限于担载催化剂的载体,例如,发热体可以是设置在催化剂的上游侧的结构体。
在此,基于图9和图10来说明现有的EHC中的、表面电极的构成以及通电时的催化剂载体的发热状态。图9是表示展开了现有的EHC的催化剂载体的外周面的样子的图。在图9中,斜线部表示设有表面电极7a的部分。如图9所示,在现有的EHC中,在催化剂载体3的外周面,以隔着催化剂载体3相互相对的方式且与催化剂载体3的轴向平行地设有两个表面电极7a。
图10是表示如图9所示设有表面电极的现有的EHC中的催化剂载体以及电极的与催化剂载体的轴向垂直的方向的截面图。图10(a)表示表面电极7a的催化剂载体3周向的宽度比较小的情况下(例如,表面电极7a的宽度为中心角90°的情况)的截面图,图10(b)是表示表面电极7a的催化剂载体3周向的宽度比较大的情况下(例如,表面电极7a的宽度为比中心角90°大的情况)的截面图。
如图10(a)所示,表面电极7a的宽度比较小的情况下,当对电极7通电时,在催化剂载体3的位于表面电极间的部分即电极间部(图10(a)中以灰色示出的部分)流动电流。因此,该电极间部升温。然而,在催化剂载体3的从表面电极间向外侧偏离的部分即电极间外部(图10(a)中用虚线围起来的部分)难以流动电流。因此,该电极间外部难以升温,成为低温部。
在催化剂载体3中,在产生这样的低温部时,由于在该低温部,催化剂的排气净化能力无法充分发挥,所以会导致排气净化率的下降。另外,在催化剂载体3中的温度偏差变大时,由于热应力变大,所以也可能导致催化剂载体3的破损。
另一方面,当为了抑制如图10(b)所示那样的催化剂载体3的低温部产生而增大表面电极7a的宽度时,表面电极间的外周距离变小。并且,如图10(b)所示,在表面电极间的外周距离某种程度以上地变小时,电流容易更集中地通过催化剂载体3的外周面(在图10(b)中以灰色示出的部分)流动。其结果,该外周面的位于表面电极间的部分有可能过量地升温。
因此,在本实施例涉及的EHC中,将表面电极7a形成为沿着催化剂载体3的外周面形成螺旋那样的结构。图2是表示本实施例涉及的EHC的表面电极的概略结构的图。图2(a)是表示催化剂载体的立体图,图2(b)是表示展开了催化剂载体的外周面的样子的图。在图2(b)中,斜线部表示表面电极7a。
在本实施例的EHC中,如图2所示,表面电极7a相对于催化剂载体3的轴向倾斜规定角度α而形成,从催化剂载体3的一端朝向另一端沿着该催化剂载体3的外周面螺旋状地延伸。另外,两个表面电极7a形成为隔着催化剂载体3相互交叉。
若这样地沿着催化剂载体3的外周面螺旋状地形成表面电极7a,则随着从催化剂载体3的前端向后端前进,与催化剂载体3的轴向垂直的方向的截面中的电极间部的位置向围绕催化剂载体3的轴旋转的方向偏移。其结果,以催化剂载体3的轴向整体观察,如图3所示,在与催化剂载体3的轴向垂直的方向的截面中,电极间部(在图3中以灰色示出的部分)所占的比例,与如以往那样与催化剂载体3的轴向平行地形成表面电极7a的情况相比变大。因此,以催化剂载体3的轴向整体观察,能够在与催化剂载体3的轴向垂直的方向的截面中,减小在通电时电流不流过而成为低温部的电极间外部(在图3中用虚线围起来的部分)所占的比例。
因此,能够与活性化的排气净化催化剂15不接触而减少通过EHC1的排气的流量。因此,能够提高排气净化率。另外,由于抑制了通电时的催化剂载体3的温度分布的偏差,所以能够抑制催化剂载体3破损。
在此,针对沿着催化剂载体3的外周面螺旋状地形成表面电极7a的情况下的、表面电极7a的相对于催化剂载体3的轴向的倾斜角度(以下,将该倾斜角度称为螺旋角度),基于图4和图5进行说明。再者,与催化剂载体3的轴向平行地形成表面电极7a的情况下的、表面电极7a的宽度以及表面电极间的距离,成为以催化剂载体3的轴为中心点的圆弧的长度。因此,以下,将表面电极7a的宽度以及表面电极间的距离表示为假定与催化剂载体3的轴向平行地形成表面电极7a的情况下的以催化剂载体3的轴为中心点的圆弧的中心角。
图4是表示展开了沿着催化剂载体的外周面螺旋状地形成表面电极的情况下的催化剂载体的外周面的样子的图。图4(a)是表示表面电极的螺旋角度比较大的情况下的催化剂载体的外周面的展开图,图4(b)是表示表面电极的螺旋角度比较小的情况下的催化剂载体的外周面的展开图。在图4(a)、(b)中,斜线部表示表面电极7a。
如图4所示,当增大表面电极7a的螺旋角度时,能够使催化剂载体3的外周面上的该表面电极7a的长度更长。然而,即使是螺旋状地形成表面电极7a的情况,也需要将表面电极间的催化剂载体3的外周上的最短距离(以下,将该距离称为外周最短距离)确保为能抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动的程度。根据本发明的发明人的专心研究判明:为了抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动,需要将表面电极间的外周最短距离设为中心角90°以上。
因此,在图4(a)、(b)中,将表面电极间的外周最短距离设为中心角90°。若使表面电极间的外周最短距离以中心角90°一定,则在表面电极7a的螺旋角度较大时,与该螺旋角度较小的情况相比,表面电极7a的宽度变小。然而,当表面电极7a的宽度过量地变小时,难以使催化剂载体3在充分的范围升温。根据本发明的发明人的专心研究判明:为了使催化剂载体3在充分的范围升温,需要将表面电极7a的宽度设为中心角60°以上。
图5是表示当表面电极间的外周最短距离设为中心角90°时的表面电极的螺旋角度与表面电极的宽度的关系的图。如图5所示,表面电极7a的螺旋角度越大,则表面电极7a的宽度就越小。并且,如上所述,为了使催化剂载体3在充分的范围升温,需要将表面电极7a的宽度设为中心角60°以上。为了满足这样的条件,根据图5,需要将表面电极7a的螺旋角度设为33°以下。
即,需要为了抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动而将表面电极间的外周最短距离设为中心角90°,并且,为了使催化剂载体3在充分的范围升温而将表面电极7a的宽度设为中心角60°以上,并且为了沿着催化剂载体3的外周螺旋状地形成表面电极7a而将表面电极7a的螺旋角度设为33°以下。因此,在本实施例的EHC中,表面电极间的外周最短距离也为中心角90°,表面电极7a的螺旋角度(图2(b)中示出的角度α)为33°以下。
回到图2,针对本实施例的EHC的表面电极的结构进一步进行说明。在沿着催化剂载体3的外周螺旋状地形成表面电极7a的情况下,催化剂载体3的端面部分的表面电极间的外周最短距离,通常变为表面电极间的催化剂载体3的外周上的与该催化剂载体3的端面的圆周平行的方向的距离(以下,将该距离称为外周距离)。与此相对,在催化剂载体3的端面附近以外的部分,表面电极间的催化剂载体3的外周上的与表面电极7a垂直的方向的距离,变为表面电极间的外周最短距离(在本实施例中,将该部分的外周最短距离设为中心角90°)。因此,催化剂载体3的端面附近的外周最短距离,变得比其他部分的外周最短距离(=中心角90°)大。
因此,在本实施例中,如图2所示,沿着催化剂载体3的外周螺旋状地形成表面电极7a,并且扩张该表面电极7a的与催化剂载体3的端面的圆周接触的端部附近的宽度。更详细地讲,如图2(b)所示,通过将如果不扩张表面电极7a的端部处的其宽度则与催化剂载体3的端面的圆周呈锐角相交的一方的侧边向外侧扩大,来扩张该端部附近的宽度。
由此,使催化剂载体3的端面附近的表面电极间的外周最短距离(在催化剂载体3的端面部分,为表面电极间的外周距离)与催化剂载体3的端面附近以外的部分的表面电极间的外周最短距离(=中心角90°)相同。即,使从一方的表面电极7a的向外侧扩大的侧边,到与该侧边相对的另一方的表面电极7a的侧边与催化剂载体3的端面的圆周的交点的距离为中心角90°。
通过如上述那样构成表面电极,能够在能抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动的范围,在催化剂载体3的端部附近的与该催化剂载体3的轴向垂直的截面上,尽可能增大电极间部所占的比例。即,能够使催化剂载体3的端部附近在与该催化剂载体3的轴向垂直的截面方向上在更大的范围升温。
因此,以催化剂载体3的轴向整体观察,能够在与该催化剂载体3的轴向垂直的截面方向上,更加减小通电时成为低温部的部分。因此,能够提高排气净化率,另外,能够抑制催化剂载体3的破损。
再者,在本实施例中,如上述那样,扩张表面电极7a的端部附近的宽度的情况下,扩张了该宽度的部分的外周最短距离,也可以不一定与其他部分的外周最短距离(=中心角90°)相同。若在催化剂载体3的端部的表面电极间的外周距离变为其他部分的外周最短距离以上的范围扩张表面电极7a的端部的宽度,则能够抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动。
<变形例1>
以下,针对本实施例的第一变形例进行说明。图6是表示本变形例涉及的EHC的表面电极的概略结构的图。图6(a)表示催化剂载体的立体图,图6(b)是表示展开了催化剂载体的外周面的样子的图。在图6(b)中,斜线部表示表面电极7a。
在本变形例中,也与上述同样,表面电极7a从催化剂载体3的一端朝向另一端沿着该催化剂载体3的外周面螺旋状地延伸。另外,两个表面电极7a形成为隔着催化剂载体3相互交叉。并且,在本实施例中,如图6所示,扩张表面电极7a的与催化剂载体3的端面的圆周接触的端部附近的宽度、以及表面电极7a的长度方向的中央部附近的与催化剂载体3的端面的圆周平行的方向的宽度。
此时,使表面电极7a的端部以及中央部(即,扩张了与催化剂载体3的端面的圆周平行的方向的宽度的部分)的外周距离,与其他部分的外周最短距离(=中心角90°)相同。再者,在该情况下,如图6(b)所示,表面电极7a的端部以及中央部以外的部分的外周最短距离,变为从一方的表面电极7a的扩张了宽度的部分的顶点到另一方的表面电极7a的催化剂载体3的外周面上的距离。
根据上述,能够抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动、并尽可能增大在催化剂载体3的端部附近以及中央部附近的与该催化剂载体3的轴向垂直的截面上电极间部所占的比例。即,能够使催化剂载体3的端部附近以及中央部附近在与该催化剂载体3的轴向垂直的截面方向上在更大的范围升温。
根据本变形例涉及的表面电极7a的结构,以催化剂载体3的轴向整体观察,能够在与该催化剂载体3的轴向垂直的截面方向上,更加减小通电时成为低温部的部分。因此,能够提高排气净化率,另外,能够抑制催化剂载体3的破损。
再者,在本实施例中,如上述,扩张了与催化剂载体3的端面的圆周平行的方向的宽度的部分的表面电极间的外周距离,可以不一定与其他部分的外周最短距离(=中心角90°)相同。若在催化剂载体3的端部以及中央部的表面电极间的外周距离变为其他部分的外周最短距离以上的范围扩张表面电极7a的端部以及中央部的宽度,则能够抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动。
<变形例2>
下面,针对本实施例的第二变形例进行说明。如上述实施例以及第一变形例那样,在表面电极7a的一部分,扩张与催化剂载体3的端面的圆周平行的方向的宽度时,扩张了该宽度的部分,与没有扩张该宽度的部分相比,表面电极间的直线距离变小。再者,所谓表面电极间的直线距离,是用通过催化剂载体3的内部且垂直于该催化剂载体3的轴向的直线连结两表面电极7a的侧端部时的该直线的长度。
表面电极间的直线距离较大的部分,与该表面电极间的直线距离较小的部分相比,在通电时电流容易通过催化剂载体3的外周面流动。因此,在本变形例中,不使表面电极间的外周最短距离恒定为90°,根据表面电极间的直线距离来修正该表面电极间的外周最短距离。
图7是表示从催化剂载体3的前端到后端之间的各位置的表面电极间的直线距离的图。图8是表示在本变形例中修正表面电极间的外周最短距离时的从催化剂载体3的前端到后端之间的各位置的修正系数的图。在图8中,修正使得修正系数越大则表面电极间的外周最短距离越大。另外,在图7和图8中,L1表示以往的与催化剂载体3的轴向水平地形成表面电极7a的情况下的值,L2是表示如图2所示螺旋状地形成表面电极7a且该表面电极7a的端部附近的宽度被扩张的情况下的值,L3是表示如图6所示螺旋状地形成表面电极7a且该表面电极7a的端部附近以及中央部附近的宽度被扩张的情况下的值。
如图7和8所示,在本变形例中,表面电极间的直线距离越大的部分,该表面电极间的外周最短距离越大。具体地讲,如图2和图6所示,在表面电极7a的一部分,扩张了与催化剂载体3的端面的圆周平行的方向的宽度的情况下,使没有扩张该宽度的部分的表面电极7a的宽度更小。
这样,通过修正表面电极间的外周最短距离,在表面电极的宽度没有被扩张的部分,能够以更高的概率抑制电流通过催化剂载体3的外周面流动。
附图标记说明
1···电加热式催化剂(EHC)
3···催化剂载体
4···壳体
7···电极
7a··表面电极
7b··轴电极

Claims (4)

1.一种电加热式催化剂,其具备:
发热体,其形成为圆柱状,通过通电而发热,通过发热而将催化剂加热;和
一对电极,其是向所述发热体供给电的电极,以夹着该发热体的方式与该发热体的外周面连接,
所述一对电极具有表面电极,所述表面电极形成为,从所述发热体的一端朝向另一端沿着该发热体的外周面螺旋状地延伸并且隔着所述发热体相互交叉,该表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离为中心角90°以上,且所述表面电极的宽度为中心角60°以上,
所述表面电极的与所述发热体的端面的圆周接触的端部附近的宽度在下述范围扩张,所述范围是该端部附近的表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离变为中心角90°以上的范围。
2.根据权利要求1所述的电加热式催化剂,进而,所述表面电极的长度方向的中央部附近的与所述发热体的端面的圆周平行的方向的宽度在下述范围扩张,所述范围是该中央部附近的表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离变为中心角90°以上的范围。
3.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂,所述表面电极的宽度没有扩张的部分的表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离变为中心角90°。
4.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂,所述表面电极的宽度没有扩张的部分的表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离,变得比所述表面电极的宽度扩张了的部分的表面电极间的所述发热体的外周上的最短距离大。
CN201180067227.2A 2011-02-10 2011-02-10 电加热式催化剂 Expired - Fee Related CN103347611B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/052922 WO2012108047A1 (ja) 2011-02-10 2011-02-10 電気加熱式触媒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103347611A CN103347611A (zh) 2013-10-09
CN103347611B true CN103347611B (zh) 2016-01-20

Family

ID=46638286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180067227.2A Expired - Fee Related CN103347611B (zh) 2011-02-10 2011-02-10 电加热式催化剂

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9371761B2 (zh)
EP (1) EP2674215B1 (zh)
JP (1) JP5655870B2 (zh)
CN (1) CN103347611B (zh)
WO (1) WO2012108047A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014148506A1 (ja) * 2013-03-22 2017-02-16 日本碍子株式会社 還元剤噴射装置、排ガス処理装置及び排ガス処理方法
DE102018127074A1 (de) * 2018-10-30 2020-04-30 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Katalysatorkörper, elektrisch beheizbarer Katalysator, Kraftfahrzeug mit Katalysator und Verfahren zur Herstellung eines Katalysators

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4606317A (en) * 1984-04-05 1986-08-19 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system
CN1680689A (zh) * 2004-04-08 2005-10-12 中国环境科学研究院 用于内燃机排气净化装置的电加热器
CN1966943A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 中国科学院金属研究所 一种复合结构柴油车尾气微粒过滤-再生装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3334898B2 (ja) * 1991-09-02 2002-10-15 臼井国際産業株式会社 排気ガス浄化装置
JPH05253491A (ja) * 1992-03-12 1993-10-05 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化用触媒コンバータ装置
JPH05269387A (ja) * 1992-03-26 1993-10-19 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化用触媒コンバータ装置
US5569455A (en) * 1992-06-10 1996-10-29 Shimadzu Corporation Exhaust gas catalytic purifier construction
JPH07204518A (ja) * 1994-01-28 1995-08-08 Shimadzu Corp 自動車用排ガス浄化装置
JPH11347370A (ja) * 1998-06-06 1999-12-21 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 排ガス浄化装置
JP2003062470A (ja) * 2001-08-24 2003-03-04 Nippon Steel Corp 光触媒金属箔
JP4732429B2 (ja) * 2007-12-18 2011-07-27 愛三工業株式会社 調圧弁及び燃料供給装置
FR2925689B1 (fr) * 2007-12-21 2010-08-13 Saint Gobain Ct Recherches Dispositif de detection de fissures radiales dans un filtre a particules
US8986619B2 (en) * 2009-10-30 2015-03-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust air purification device
JP5625764B2 (ja) * 2010-11-04 2014-11-19 株式会社デンソー ハニカム構造体及び電気加熱式触媒装置
WO2012108002A1 (ja) * 2011-02-08 2012-08-16 トヨタ自動車株式会社 電気加熱式触媒

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4606317A (en) * 1984-04-05 1986-08-19 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system
CN1680689A (zh) * 2004-04-08 2005-10-12 中国环境科学研究院 用于内燃机排气净化装置的电加热器
CN1966943A (zh) * 2005-11-14 2007-05-23 中国科学院金属研究所 一种复合结构柴油车尾气微粒过滤-再生装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
汽车催化剂快速起燃技术;王亚军等;《小型内燃机》;20001231;第29卷(第2期);第37-40页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20130312395A1 (en) 2013-11-28
EP2674215B1 (en) 2017-06-21
EP2674215A1 (en) 2013-12-18
JP5655870B2 (ja) 2015-01-21
WO2012108047A1 (ja) 2012-08-16
EP2674215A4 (en) 2016-05-04
JPWO2012108047A1 (ja) 2014-07-03
CN103347611A (zh) 2013-10-09
US9371761B2 (en) 2016-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9623373B2 (en) Electrically heatable honeycomb body assembly having an electrical connection of a plurality of sheet metal layers
EP2826973B1 (en) System for preventing the urea crystal formation within an exhaust gas after treatment system
US9163541B2 (en) Control device for an electrically heated catalyst, and electrode deterioration degree estimation device for an electrically heated catalyst
CN103313773B (zh) 电加热式催化器
US11174771B2 (en) Exhaust gas heating device, associated exhaust line and vehicle
CN103443415A (zh) 内燃机的排气净化装置
CN103347610B (zh) 电加热式催化剂
US9181833B2 (en) Electrically heated catalyst
EP2754491B1 (en) Electric heating catalyst
CN104975919A (zh) 电加热催化剂装置及其制造方法
CN103347611B (zh) 电加热式催化剂
JP6387976B2 (ja) 電気加熱式触媒
CN103153436B (zh) 电加热式催化剂
US10413867B1 (en) Heating purification element for purification of exhaust gas and purification device comprising such a purification element
CN103347592B (zh) 电加热式催化剂
EP2614888B1 (en) Electrically heated catalyst
JP2012202396A (ja) 触媒コンバータ装置
JPH0631179A (ja) 通電加熱式触媒装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20180210