CN104395576A - 蜂窝结构体的发热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使发热时的温度不均匀变小、且以较少的耗电量使蜂窝结构体良好地发热的蜂窝结构体的发热方法。其具备向具有催化剂(7)和筒状的蜂窝结构部(4)的蜂窝结构体(100)的蜂窝结构部(4)供应电力,使蜂窝结构部(4)发热至目标温度的发热工序,所述蜂窝结构部(4)具有区划形成多个孔格(2)的多孔质的隔壁(1)和位于最外周的外周壁(3),并通过通电而发热,所述催化剂(7)被担载于蜂窝结构部(4)的隔壁(1)中。在发热工序中,在蜂窝结构部(4)的发热部位中的最低温度达到目标温度之前,至少设定一次使对于蜂窝结构部(4)的供电停止或者使供应给蜂窝结构部(4)的电力减少的供电减少期间。

Description

蜂窝结构体的发热方法
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体的发热方法。更具体地,涉及能够使发热时温度的不均匀较小,且以较少的耗电量而使蜂窝结构体良好地发热的蜂窝结构体的发热方法。
背景技术
以往,将使堇青石制的蜂窝结构体担载有催化剂的结构体用于处理汽车引擎所排出的尾气中的有害物质。另外,也已知有将由碳化硅质烧结体形成的蜂窝结构体用于净化尾气的事例(例如,参考专利文献1)。
在使用催化剂处理尾气中含有的有害物质的情况下,有必要使该催化剂升温至特定的温度。即,为了有效地体现催化剂的催化功能,需要使催化剂升温至催化剂活性化的温度以上。可是,在发动机起动时,由于催化剂的温度较低,存在尾气没有被充分净化的问题。
因此,研究一种在担载有催化剂的蜂窝结构体的上游侧设置金属制的加热器而使尾气升温的方法(例如,参考专利文献2)。
另外,公开有将由导电陶瓷构成的、两端部配设有电极的蜂窝结构体作为附有加热器的催化剂载体使用的事例(例如,参考专利文献3)。
另外,公开有一种蜂窝结构体(例如,参考专利文献4),其具备:具有多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁的筒状的蜂窝结构部、以及配设在蜂窝结构部的侧面的一对电极部。专利文献4中记载的蜂窝结构体的蜂窝结构部的电阻率为1~200Ωcm。通过对该蜂窝结构体的一对电极部间施加电压,对蜂窝结构部进行供电,能够使该蜂窝结构部发热。即,这样的蜂窝结构体能够在作为催化剂载体的同时,还能够通过施加电压作为加热器发挥功能。
如上所述,在利用蜂窝结构体所担载的催化剂处理尾气的情况下,需要使该催化剂升温至特定的温度。因此,在将在专利文献4中所记载的蜂窝结构体担载了催化剂的结构体用于处理尾气中的有害物质的情况下,使蜂窝结构部的温度升温至被担载的催化剂能够活性化的温度以上。以下,有时将“催化剂活性化温度”称为“催化剂活性温度”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:第4136319号专利公报
专利文献2:第2931362号专利公报
专利文献3:特开平8-141408号公报
专利文献4:国际公开第2011/125817号
发明内容
发明要解决的课题
将催化剂担载于如专利文献4记载的蜂窝结构体后进行尾气处理的情况下,必须迅速使蜂窝结构部发热,以赶上汽车引擎的起动。特别是,在具有发动机以外的动力源的混合动力汽车中,发动机的起动和停止频繁进行,因此为配合发动机的起动,需要使蜂窝结构部迅速发热。又,通常的汽油发动机汽车等中,在发动机的起动和停止频繁进行的行车状态中,为配合发动机的起动,需要使蜂窝结构部迅速发热。
因此,以往,作为使专利文献4记载的蜂窝结构体的蜂窝结构部发热的方法,采用了以一定的时间对蜂窝结构部供应一定功率的方法。在这样的蜂窝结构体的发热方法中,对蜂窝结构部以一定时间供应相对较大的功率,使蜂窝结构部立即发热直到蜂窝结构部的发热部分中的最低温度为催化剂活性温度以上。以下,将这样使蜂窝结构体的发热方法称为“以往的蜂窝结构体的发热方法”。另外,以发热部分中的最低温度为基准使蜂窝结构部发热是为了使蜂窝结构部全体体现良好的净化能力(换言之,即催化作用)。
然而,上述以往的蜂窝结构体的发热方法中,存在使蜂窝结构部均一发热极其困难这样的问题。特别是,蜂窝结构部的电阻值在温度上升的同时下降,所以温度高的部分被进一步促进发热。因此,在以往的蜂窝结构体的发热方法中,存在蜂窝结构部的部分的温度差会随着温度上升而变大,在到达目标温度的时刻上的最高温度和最低温度的温度差扩展到很大的现象。
在净化尾气的情况下,催化剂在所要求的温度以上时,体现了足够的净化能力。例如,作为上述所要求的温度,可以例举催化剂活性温度。但是,在使蜂窝结构部发热的情况下,使蜂窝结构部发热过剩至超过催化剂活性温度,从耗电量的观点来看是不优选的。例如,当发热部分中的最低温度到达催化剂活性温度时,发热部分中的最高温度大幅度超过催化剂活性温度的话,则蜂窝结构部的发热浪费了电力。特别是在汽车等中,由于使用电池等的电源进行着蜂窝结构部的发热,所以有效地使用有限的电力,使蜂窝结构部良好地发热这点很重要。
本发明是鉴于上述问题而提出的,提供一种能够使发热时的温度不均匀变小、且以较少的耗电量使蜂窝结构体良好地发热的蜂窝结构体的发热方法。
解决课题的手段
为解决上述课题,本发明提供以下的蜂窝结构体的发热方法。
[1]一种蜂窝结构体的发热方法,包括向蜂窝结构体的筒状的蜂窝结构部供电,使所述蜂窝结构部发热至目标温度的发热工序,其中,所述所述蜂窝结构部具有多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁,并通过通电而发热,且所述蜂窝结构部的所述多孔质的隔壁区划形成作为流体流路的从第一端面延伸至第二端面的多个孔格,所述蜂窝结构体包括所述蜂窝结构部和担载于所述蜂窝结构部的所述隔壁中的催化剂,在所述发热工序中,在所述蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到所述目标温度之前,至少设定一次使对于所述蜂窝结构部的供电停止或者使供应于所述蜂窝结构部的功率减少的供电减少期间。
[2]如[1]所述的蜂窝结构体的发热方法,在所述发热工序中,在所述供电减少期间之后,设定有再次开始向所述蜂窝结构部供电、或者使供应于所述蜂窝结构部的功率从减少的状态到增加的供电恢复期间。
[3]如[1]或者[2]所述的蜂窝结构体的发热方法,在所述发热工序中,使所述蜂窝结构部发热至所述蜂窝结构部的发热部位中的最低温度为100℃以上。
[4]如[1]至[3]的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,在所述发热工序中,使所述蜂窝结构部发热至所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度不超过1000℃。
[5]如[1]至[4]的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,在所述发热工序中,所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度和最低温度的差为900℃以下。
[6]如[1]至[5]的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,所述蜂窝结构体还具备被配设在所述蜂窝结构部的侧面的两个以上的电极部。
[7]如[1]至[6]的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,在所述发热工序中,至少在所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度达到所述目标温度以上的温度的状态下,设定有所述供电减少期间。
[8]如[1]至[7]的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,在所述供电减少期间中,所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度随着时间的经过而降低。
[发明的效果]
在本发明的蜂窝结构体的发热方法中,在蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到目标温度之前,至少设定一次上述的供电减少期间。根据本发明这样的蜂窝结构体的发热方法,在使蜂窝结构部发热至目标温度的发热工序结束的时刻,能够缩小蜂窝结构体的最高温度和最低温度的差。由此,与通过以往的方法使蜂窝结构体发热的情况相比,在发热工序结束的时刻,能够起到缩小蜂窝结构体的部分的温度差(即,使最低温度更高,以接近最高温度)的效果。进一步,如上所述,由于能够缩小发热工序结束时的温度差,与通过以往的方法发热使其最低温度变成相同的温度的情况相比,能够起到发热所需要的电力变少的效果。另外,与通过以往的方法发热使其最低温度变成相同的温度相比,由于其最高温度变低,其结果是能够使蜂窝结构体的温度差更小。
附图说明
图1是用于对本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序进行说明的模式图。
图2是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的一个例子的图表。
图3是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,蜂窝结构部的温度和发热工序的经过时间(秒)的关系的一个例子的图表。
图4是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的另一例的图表。
图5是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序经过时间(秒)的关系的又一例的图表。
图6是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的又一例的图表。
图7是将本发明的蜂窝结构体的发热方法中使用的蜂窝结构体示意性表示的立体图。
图8是表示图7所表示的蜂窝结构体的、与孔格的延长方向平行的截面的模式图。
图9是表示图7所表示的蜂窝结构体的、与孔格的延长方向正交的截面的模式图。
图10是表示在实施例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,蜂窝结构部的温度(℃)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
图11是表示在实施例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
图12是表示在实施例2的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,蜂窝结构部的温度(℃)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
图13是表示在实施例2的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
图14是表示在比较例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,蜂窝结构部的温度(℃)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
图15是表示在比较例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
图16A是用于说明实施例中的蜂窝结构部的测量点的说明图,是蜂窝结构体的第一端面侧的平面图。
图16B是表示图16A的A–A截面的截面图。
具体实施方式
接下来,参照附图对本发明的实施形态进行详细的说明。本发明并不限定于以下的实施形态,而应该被理解为是在不超出本发明的主旨的范围内,基于本领域技术人员的常识,加以适宜设计的变更,改良等。
(1)蜂窝结构体的发热方法:
本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态是使用如图1所示的蜂窝结构体100来进行的蜂窝结构体的发热方法。如图1所示的蜂窝结构体100具有:通过通电进行发热的筒状的蜂窝结构部4、以及蜂窝结构部4的隔壁1担载的催化剂7。蜂窝结构部4具有多孔质的隔壁1以及位于最外周的外周壁3。利用多孔质的隔壁1,作为流体流路的从其中一个端面的第一端面11延长至另一端面的第二端面12的多个孔格2被区划形成。
在这里,图1是用于对本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序进行说明的模式图。另外,图2是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的一个例子的图表。在图2所示的图表中,横轴表示发热工序的经过时间(秒),纵轴表示供应给蜂窝结构部的功率(kW)。另外,图3是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,蜂窝结构部的温度和发热工序的经过时间(秒)的关系的一个例子的图表。图3所示的图表中,横轴表示发热工序的经过时间(秒),纵轴表示蜂窝结构部的温度。在图3中,随纵轴的向上,蜂窝结构部的温度上升。图3所示的图表是表示如图2的图表所示的那样,对蜂窝结构部供电的情况下的蜂窝结构部的温度变化的图表。图3中,表示了蜂窝结构部的发热部分中的最高温度和最低温度这两个温度变化。图2所示的功率(kW)和时间(秒)的数值表示的是发热工序的一个例子,各功率(kW)和时间(秒)的数值并不用于限定本实施形态的蜂窝结构体的发热方法的发热工序。
如图1所示,本实施形态的蜂窝结构体的发热方法具备向蜂窝结构体100的蜂窝结构部4供电,使蜂窝结构部4发热至目标温度的发热工序。如图1所示的蜂窝结构体100还具有配设在蜂窝结构部4的侧面5的两个电极部21、21。在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,这两个电极部21、21分别与布线31、31连接。并且,该布线31、31与用于向蜂窝结构部4供电的电源30电连接。另外,对于蜂窝结构部4的侧面5上配设的电极部21,并不限定于如图1所示的构成。另外,蜂窝结构部4的侧面5上配置的电极部21的数量也不限定于两个。电极部21只要是能够向蜂窝结构部4供电,使蜂窝结构部4发热的装置即可。
本实施形态的蜂窝结构体的发热方法是在上述的发热工序中,在蜂窝结构部4的发热部位中的最低温度达到上述目标温度之前,至少设定一次如下所述的“供电减少期间”。“供电减少期间”是指停止对蜂窝结构部4供电或者减少对蜂窝结构部4供应的功率的期间。更具体来说,在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,首先,从电源30对蜂窝结构部4供电,使蜂窝结构部4发热。图2中的“初期供电期间”符合该供电状态。这样,由于使蜂窝结构部发热,蜂窝结构部的温度上升。在此,在蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到目标温度之前,在一定期间停止对蜂窝结构部供电或者在一定期间减少对蜂窝结构部供应的功率(供电减少期间)。在图2中,发热工序的经过时间从10秒到15秒为止的期间设定有该供电减少期间。在图2中,该供电减少期间中,在一定期间停止对蜂窝结构部供电。即,在图2中,供电减少期间的功率为0kW。如图1所示,本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中的“目标温度”是指在对蜂窝结构部4供电使之发热时,蜂窝结构部4应该达到的温度。因此,在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,最终使蜂窝结构部4的发热部位的全区域发热至达到上述目标温度以上。这样的“目标温度”能够根据蜂窝结构体100的使用目的适当的设定。因此,对于具体的目标温度值,没有特别的限制。目标温度优选为例如100~300℃。
在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,该供电减少期间的功率值比初期供电期间的功率值低即可。例如,如图4所示,供电减少期间中,可以在一定期间使供应给蜂窝结构部4的功率减少。图4是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的其他例的图表。在图4中,除了供电减少期间的功率变更为1kW以外,还表示了将与如图2所示的发热工序相同的功率供应给蜂窝结构部的例子。
通过设定这样的供电减少期间,能够使发热时的温度不均匀较小,且以较少的耗电量使蜂窝结构体(更具体来说是蜂窝结构部)良好地发热。即,在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,蜂窝结构部的发热部位中的最低温度在达到目标温度之前,至少设定一次上述供电减少期间。因此,在供电减少期间中,进行着从蜂窝结构部的温度高的部分向该蜂窝结构部的温度低的部分的热传导,发热中的温度的不均匀(换言之,温度差)变小。例如,如图3所示,供电减少期间中,蜂窝结构部的最高温度随着时间经过而降低,蜂窝结构部的最低温度随着时间经过而上升。由此,在此后的发热工序中,能够减小蜂窝结构部的温度差。在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,优选为在供电减少期间中,蜂窝结构部的发热部位中的最高温度和最低温度的差变小。
如上所述,根据本实施形态的蜂窝结构体的发热方法,能够在使蜂窝结构部发热至目标温度的发热工序结束的时刻,使蜂窝结构体的最高温度和最低温度的差缩小。由此,与通过以往的方法使蜂窝结构体发热的情况相比,能够起到在发热工序结束的时刻,使蜂窝结构体的部分的温度差得以缩小(即,进一步提高最低温度,使其接近于最高温度)的效果。进一步,如上所述,由于能够在发热工序结束的时刻缩小温度差,因此与通过以往的方法使之发热至最低温度变成相同的温度的情况相比,能够起到发热所需要的电力变少的效果。另外,与通过以往的方法使之发热至最低温度变成相同的温度相比,由于其最高温度变低,其结果是能够使蜂窝结构体的温度差更小。
另外,利用设定供电减少期间的时机,不仅在发热工序结束的时刻,也能够在包含供电减少期间的发热工序中使最高温度和最低温度的最大温度差变小。即,与通过以往的方法使蜂窝结构体发热的情况相比,即使是在暂时的蜂窝结构体的发热部位的温度差扩大的情况下,通过设定供电减少期间,也能够抑制发热工序中的温度差的扩大。因此,包含供电减少期间在内的发热工序中的最高温度和最低温度的最大温度差变小成为可能。通过这样使发热工序中的最大温度差变小,蜂窝结构体中难以产生由温度差造成的热应力,能够抑制蜂窝结构部中产生裂纹等的破损。
在供电减少期间中,优选为快速地(例如,瞬间)进行供电停止和功率的减少。
在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,优选为在蜂窝结构部的发热部位中的最高温度变成目标温度以上的温度的状态下,设定供电减少期间。根据这样的构成,从蜂窝结构部的温度高的部分向该蜂窝结构部的温度低的部分的热传导得以良好地进行。以下,有时将上述的“蜂窝结构部的温度高的部分”称为“高温部分”。另外,有时将上述的“蜂窝结构部的温度低的部分”称为“低温部分”。
关于供电减少期间的持续时间没有特别的限制。供电减少期间的目的在于,如上所述,通过蜂窝结构部的来自高温部分的热传导,使蜂窝结构部的低温部分升温。因此,供电减少期间中,优选为蜂窝结构部的发热部位中的最低温度不发生下降。在供电减少期间中,当蜂窝结构部的发热部位中的最低温度未达到目标温度的情况下,优选为在最低温度下降之前,设定后述的供电恢复期间。如果供电减少期间的持续时间太短,存在从高温部分向低温部分的热传导不能充分进行的情况。如果供电减少期间的持续时间太长,存在蜂窝结构部整体变成目标温度以上为止花费时间过长的情况。
在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,优选为蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到目标温度为止的时间越短越好。“蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到目标温度为止的时间”是指从发热工序开始的总经过时间。因此,“蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到目标温度为止的时间”中也包含上述的“供电减少期间”的持续时间。
另外,在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,优选为将目标温度以上的温度设定为发热结束温度,并在蜂窝结构部的发热部分中的最低温度超过上述发热结束温度的时刻,停止供电。即,优选为在蜂窝结构部的发热部分中的最低温度超过了上述发热结束温度的时刻,结束发热工序。更加优选为使发热结束温度为目标温度。
本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,在发热工序中,上述的供电减少期间之后,还可以设定使对于蜂窝结构部的供电再次开始、或者从使供应蜂窝结构部的功率减少的状态到使供应功率增加状态的供电恢复期间。即,在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,利用上述供电减少期间,蜂窝结构部的发热部分中的温度差暂时变小之后,也可以再次重新开始蜂窝结构部的发热。另外,供电减少期间中,在使功率下降的情况下,也可以从使供应蜂窝结构部的功率减少的状态开始增加。另外,在第1次供电减少期间中,在超过上述发热结束温度的情况下,也可以不设定上述供电恢复期间。
对供电恢复期间之后的功率值没有特别的限制。例如,可以与初期供电期间的功率值相同,也可以小于初期供电期间的功率值。图2中,供电恢复期间后的功率为5kW。供电恢复期间中,蜂窝结构部的发热部位中的最低温度及最高温度再次上升。在图2和图3中,从发热工序开始的经过时间为20秒的时刻,蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到了目标温度,因此发热工序结束。即,在上述经过时间为20秒的时刻,停止对蜂窝结构部供电。
在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,还可以在供电恢复期间之后设定第2次供电减少期间。而且,还可以在第2次供电减少期间之后,设定第2次供电恢复期间。这样,在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,也可以交替多次重复设定供电减少期间与供电恢复期间。另外,第2次以后的供电减少期间及供电恢复期间的功率的值可以与第1次供电减少期间及供电恢复期间的功率值相同,也可以不同。例如,如图5所示,也可以是在第1次供电恢复期间之后,设定有第2次供电减少期间,之后还可以设定有第2次供电恢复期间。图5是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序经过时间(秒)的关系的又一例的图表。在图5中,第2次供电恢复期间的功率为2kW。
在图2中,在供电恢复期间中,虽然使功率瞬间增加到5kW,但是例如如图6所示,在供电恢复期间中,也可以使功率逐渐增加。在此,图6是表示在本发明的蜂窝结构体的发热方法的一个实施形态的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的又一例的图表。在图6中,在供电恢复期间中,除了表示功率逐渐增加以外,还表示将与如图2所示的发热工序相同的功率供应给给蜂窝结构部的例子。
在本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,对于蜂窝结构部的隔壁所担载的催化剂的种类没有特别的限制。作为催化剂,可以例举例如用于将尾气中的有害成分净化的以往公知的催化剂。作为催化剂,可以例举氧化催化剂、NOx吸附催化剂、三元催化剂等。另外,隔壁还可以担载有铈(Ce)和锆(Zr)的氧化物的所代表的辅助催化剂、HC(碳氢化合物)吸附材料等。
作为催化剂活性成分可以例举白金(Pt)、钯金(Pd)、铑(Rh)等的贵金属等作为优选例。另外,催化剂中可以含有从铈和其以外的稀土金属、碱土金属、及过渡金属组成的群中选出的至少一种。
在此,作为稀土金属可以例举:钐(Sm)、钆(Gd)、钕(Nd)、钇(Y)、钪(Sc)、铈(Ce)、钄(La)、镨(Pr)等。
另外,作为催化剂所含有的碱土金属,可以例举例如:镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr),钡(Ba)等。
另外,作为催化剂所含有的过渡金属,可以例举例如:锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、铬(Cr)等。
关于发热工序的初期供电期间的功率,可考虑蜂窝结构部的大小和材质后酌情决定。例如,蜂窝结构体在用于对通常的汽车尾气进行净化的情况下,在初期供电期间,优选为每1g蜂窝结构部的功率为3.3~33.3W/g。在初期供电期间,当每1g蜂窝结构部的功率为小于3.3W/g时,有难以使蜂窝结构部迅速发热的情况。另一方面,在初期供电期间,当每1g蜂窝结构部的功率超过33.3W/g时,载体内的发热不均匀会变大,存在由于发热不均匀而产生的热应力可能会引发裂纹,或投入不必要的功率而效率下降的情况。在初期供电期间,每1g蜂窝结构部的功率如上述所述优选为3.3W/g~33.3W/g,更优选为10~23.1W/g。
发热工序的供电减少期间的功率优选为:在该供电减少期间中,使蜂窝结构部的发热部分中的最高温度下降的功率。具体来说,供电减少期间的功率优选为初期供电期间的功率的50%以下。另外,在供电减少期间中,也可以停止电力的供应。在停止供电的情况下,供电减少期间的功率是零(0)。供电减少期间的功率优选为初期供电期间的功率的50%以下,更优选为30%以下。
发热工序的供电恢复期间的功率优选为:在考虑供电恢复期间开始时的“发热部分中的最低温度”和“发热结束温度”的差,以及从发热工序开始经过的时间后,酌情决定。
本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,在发热工序中,优选为使蜂窝结构部发热至蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到100℃以上。即,本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,优选为将发热结束温度设定为100℃以上。根据这样的构成,能够使例如隔壁所担载的催化剂的能力充分发挥。
另外,本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,在发热工序中,优选为使蜂窝结构部发热至蜂窝结构部的发热部位中的最高温度不超过1000℃。即,优选为在初期供电期间及供电恢复期间中,在蜂窝结构部的发热部位中的最高温度超过1000℃之前,酌情设定供电减少期间。根据这样的构成,能够有效地防止蜂窝结构部上产生裂纹等破损。
另外,本实施形态的蜂窝结构体的发热方法中,在发热工序中,优选为蜂窝结构部的发热部位中的最高温度和最低温度的差为900℃以下。根据这样的构成,能够抑制蜂窝结构部局部为过度高温。由此,发热消耗的电力的浪费进一步变少,能够以较少的耗电量使蜂窝结构体良好地发热。更优选为蜂窝结构部的发热部位中的最高温度和最低温度的差为600℃以下。关于最高温度和最低温度的差的下限值没有特别的限制。理想的是最高温度和最低温度的差为零(0)。
对于蜂窝结构部供电的方法没有特别的限制。优选为以能够使通过通电发热的筒状的蜂窝结构部更均一地发热的方法进行供电。作为对蜂窝结构部供电的电源,可以使用例如容易进行功率控制的逆变器电源(DC-AC)、DC-DC转换器、AC-DC转换器等的功率转换器。
(1-1)蜂窝结构体:
其次,对用于本实施形态的蜂窝结构体的发热方法的蜂窝结构体进行说明。作为用于本实施形态的蜂窝结构体的发热方法的蜂窝结构体,可以例举例如图7~图9所示的蜂窝结构体。图7是将本发明的蜂窝结构体的发热方法中所使用的蜂窝结构体示意性表示的立体图。图8是表示图7所表示的蜂窝结构体的、与孔格的延长方向平行的截面的模式图。图9是表示图7所表示的蜂窝结构体的、与孔格的延长方向正交的截面的模式图。
图7~图9所示的蜂窝结构体100具备:筒状的蜂窝结构部4,所述蜂窝结构部4具有多孔质的隔壁1和位于最外周的外周壁,并通过通电发热;以及蜂窝结构部4的隔壁所担载的催化剂7。通过隔壁1,区划形成作为流体流路的从第一端面11延伸至第二端面12的多个孔格2。蜂窝结构体100还具有配设在蜂窝结构部4的侧面5的2个电极部21、21。
在这样的蜂窝结构体100中,蜂窝结构部4的电阻率优选为1~200Ωcm,更优选为40~100Ωcm。当蜂窝结构部4的电阻率为1~200Ωcm时,即使使用电压较高的电源使电流流过,也不会有过剩的电流流动,能够作为加热器适宜地使用。隔壁的电阻率是通过四端子法所测量的值。蜂窝结构部4的电阻率为400℃时的值。
另外,隔壁的气孔率优选为30~60%,更优选为30~50%。隔壁的气孔率低于30%的话,在制作蜂窝结构部时,可能隔壁会发生变形。气孔率超过60%的话,蜂窝结构体的强度有可能会下降。气孔率是通过压汞仪测量的值。
另外,隔壁的平均细孔径优选为2~15μm,更优选为4~8μm。隔壁的平均细孔径小于2μm的话,电阻率有可能会过大。平均细孔径大于15μm的话,电阻率有可能会过小。平均细孔径是通过压汞仪测量的值。
另外,隔壁的厚度优选为50~260μm,更优选为70~180μm。隔壁的厚度薄于50μm的话,蜂窝结构体的强度可能会下降。隔壁的厚度厚于260μm的话,蜂窝结构体中尾气流动时的压力损失有可能会变大。
蜂窝结构体的孔格密度优选为40~150孔格/cm2,更优选为70~100孔格/cm2。通过使孔格密度在该范围内,能够在尾气流动时的压力损失较小的状态下,使催化剂的净化性能提高。孔格密度低于40孔格/cm2的话,催化剂担载面积有可能会变少。孔格密度高于150孔格/cm2的话,蜂窝结构体中尾气流动时的压力损失有可能会变大。
在蜂窝结构体100中,隔壁1和外周壁3的材质优选为以硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料为主要成分的材料,更优选为硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料。所谓“隔壁1和外周壁3的材质是以硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料为主要成分的材料”是指隔壁1和外周壁3中所含有的硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料占全体质量的90%以上。通过使用这种材质,蜂窝结构部的电阻率能够达到1~200Ωcm。在此,硅-碳化硅复合材料优选为含有作为骨料的碳化硅粒子以及作为使碳化硅粒子结合的粘结剂的硅,多个的碳化硅粒子通过硅而结合,以使碳化硅粒子间形成细孔。另外,碳化硅材料是碳化硅粒子之间烧结而成的。
本实施形态的蜂窝结构体中,在蜂窝结构部的隔壁的材质为硅-碳化硅复合材料的情况下,“碳化硅粒子的质量”和“硅的质量”优选为以下的关系。即,优选为相对于“碳化硅粒子的质量”和“硅的质量”的总和,“硅的质量”的百分比为10~40wt%,更优选为百分比为15~35wt%。以下,有时会将硅的质量相对于碳化硅粒子的质量和硅的质量的总和的百分比称为“硅的质量百分比”。硅的百分比低于10wt%的话,蜂窝结构体的强度有可能会下降。硅的质量百分比高于40wt%的话,烧成时有可能不能保持形状。上述的“碳化硅粒子的质量”是指隔壁中所含有的“作为骨料的碳化硅粒子的质量”。上述的“硅的质量”是指隔壁中所含有的“作为粘结剂的硅的质量”。
与蜂窝结构体的孔格的延长的方向正交的截面中的孔格的形状优选为四边形、六边形、八边形、或者这些的组合。通过将孔格形状设置成这样,尾气流过蜂窝结构体时的压力损失变小,催化剂净化性能得以优化。
关于构成蜂窝结构部的最外周的外周壁的厚度没有特别的限制。例如,优选为外周壁的厚度为0.1~1mm,更优选为0.2~0.8mm,特别优选为0.2~0.5mm。外周壁的厚度薄于0.1mm的话,蜂窝结构体的强度有可能会下降。外周厚度厚于1mm的话,担载催化剂的隔壁的面积有可能会变小。
蜂窝结构部的外周壁的气孔率优选为35~60%。更优选为35~55%,特别优选为35~50%。通过使蜂窝结构部的外周壁的气孔率在该范围内,能够使蜂窝结构体的耐热冲击性提高。蜂窝结构部的外周壁的气孔率小于35%的话,使蜂窝结构体的耐热冲击性提高效果有可能会下降。蜂窝结构部的外周壁的气孔率大于60%的话,蜂窝结构体的机械强度有可能会下降。
关于蜂窝结构部的形状没有特别的限制。作为蜂窝结构部的形状,可以例举例如底面为圆形的筒状(圆筒状)、底面为椭圆形状的筒状、底面为多边形的筒状等的形状。作为上述多边形,可以例举四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等。另外,蜂窝结构部的大小优选为底面面积为2000~20000mm2、更优选为4000~10000mm2。另外,蜂窝结构体的中心轴方向的长度优选为50~200mm,更优选为75~150mm。
如图7~图9所示,蜂窝结构体100还具有配设在蜂窝结构部4的侧面5上的2个电极部21、21。在这样的蜂窝结构体100中,优选为分别以在蜂窝结构部4的孔格2的延伸方向上延伸的带状形成2个电极部21、21。并且,优选为在与孔格2的延伸方向上正交的截面中,2个电极部21、21中的其中一个电极部21相对于2个电极部21、21中的另一个电极部21夹着蜂窝结构部4的中心O地配设于相反侧上。根据以上的构成,能够更加均等地对蜂窝结构部4供电。因此,能够在一定程度上抑制蜂窝结构部4的偏倚。但是,即使是这样构成的蜂窝结构体100,在实际对蜂窝结构部4供电时,由于2个电极部21、21相互之间的距离的长短,会发生温度分布的偏倚。通过使用本实施形态的蜂窝结构体的发热方法,能够进一步地抑制发热部分的温度分布的偏倚。另外,对于蜂窝结构部上配设的电极部的数量和电极部的形状,不限定于如图7~图9所示的形态。
在这里,以下,对于“在与孔格2的延伸方向正交的截面中,其中一个电极部21对于另一个电极部21夹着蜂窝结构部4的中心O地配设于相反侧上”这样的构成,进行详细说明。首先,如图9所示,在与孔格延伸的方向正交的截面中,将连接其中一个电极部21的中央点和蜂窝结构部4的中心O的线段设为线段“P”。另外,在与孔格2的延伸方向正交的截面中,将连接另一个电极21的中央点和蜂窝结构部4的中心O的线段设为线段“Q”。其中一个电极部21和另一个电极部21的中央点是在蜂窝结构部4的周方向上的中央的点。然后,“夹着蜂窝结构部4的中心O的相反侧”的意思是指线段P和线段Q形成的角度β成为170°~190°的范围的位置关系。因此,在上述的构成中,2个电极部21、21配设成满足上述角度β的范围的位置关系。在图9中,线段P和线段Q形成的角度β为180°。
进一步,蜂窝结构体100在与孔格2的延伸方向正交的截面中,各自的电极部21、21的中心角α的0.5倍(中心角α的0.5倍的角度θ)优选为15°~65°,更加优选为30°~60°。通过利用本实施形态的蜂窝结构体的发热方法使这样构成的蜂窝结构体100发热,能够使发热时的温度不均匀变小
另外,其中一个电极部21的“中心角α的0.5倍的角度θ”相对于另一方的电极部21的“中心角α的0.5倍的角度θ”优选为0.8~1.2倍的大小,更优选为1.0倍的大小(同样大小)。通过利用本实施形态的蜂窝结构体的发热方法使这样构成的蜂窝结构体100发热,能够使发热时的温度不均匀变小。
如图7~图9所示,蜂窝结构体100的电极部21的形状是使平面状的长方形的构件沿圆筒形的外周弯曲的形状。在这里,使弯曲后的电极部21变形成没有弯曲的平面状构件时的形状称为电极部21的“平面形状”。图7~图9所示的电极部21的“平面形状”为长方形。另外,所谓“电极部的外周形状”的意思是指“电极部的平面形状中的外周形状”。
在这样的蜂窝结构体100中,带状的电极部21的外周形状也可以是长方形的角部形成曲线状的形状。另外,带状的电极部21的外周形状还可以是长方形的角部以直线状倒角而成的形状。在带状电极部21的外周形状中,上述曲线状和倒角也可以在1个电极部中复合地使用。
在这样的蜂窝结构体100中,电极部21的电阻率优选为0.1~100Ωmm,更优选为0.1~50Ωmm。通过使电极部21的电阻率在该范围内,2个电极部21、21在流动有高温尾气的配管内,能够有效的实现电极的作用。电极部21的电阻率小于0.1Ωcm的话,在与孔格的延伸方向正交的截面中,电极部21两端附近的蜂窝结构部的温度有可能会变得容易上升。电极部21的电阻率大于100Ωcm的话,由于电流难以流动,作为电极的作用有可能会变得难以实现。电极部电阻率是在400℃时的值。
电极部21优选为以硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料为主要成分的材料,更优选为硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料。电极部21特别优选为除通常含有的杂质以外,以碳化硅粒子及硅作为原料而形成。这样,通过使电极部21的主要成分为“硅-碳化硅复合材料或碳化硅材料”,使电极部21的成分成为和蜂窝结构部4的成分相同或者相近的成分。因此,电极部21和蜂窝结构部4的热膨胀系数为相同值或者相近值。另外,由于电极部21的材质和蜂窝结构部4的材质为相同或者相近,因此电极部21和蜂窝结构部4的接合强度也更高。因此,即使蜂窝结构体上作用有热应力,也能够防止电极部21从蜂窝结构部4剥落,或电极部21和蜂窝结构部4的接合部分损坏。
电极部21的平均细孔径优选为5~45μm,更优选为7~40μm。通过使电极部21的平均细孔径在这样的范围内,能够得到适宜的电阻率。电极部21的平均细孔径小于5μm的话,电阻率有可能会过高。电极部21的平均细孔径大于45μm的话,电极部21的强度有可能变弱、变得容易破损。平均细孔径是通过压汞仪测量的值。
在这样的蜂窝结构体100中,优选为电极部21的电阻率低于蜂窝结构部4电阻率。更优选为电极部21电阻率为蜂窝结构部4的电阻率的20%以下,特别优选为1~10%。通过使电极部21电阻率为蜂窝结构部4电阻率的20%以下,电极部21能够更有效地作为电极发挥功能。
另外,虽然省略图示,在电极部上还可以设置用于连接来自电源的布线的连接部分。根据这样的构成,能够更容易地对蜂窝结构部供电。
蜂窝结构体100的等静压强度优选为1MPa以上,更优选为3MPa以上。虽然等静压强度的值越大越好,但是考虑到蜂窝结构体100的材质、构成等,6MPa左右为上限。等静压强度小于1Mpa的话,蜂窝结构体有可能会容易破损。等静压强度是在水中施加静水压力时测量到的值。
关于蜂窝结构部的隔壁中所担载的催化剂的种类没有特别的限制。作为催化剂,可以例举例如用于净化尾气中的有害成分的以往公知的催化剂。作为催化剂,可以例举氧化催化剂、NOx吸附催化剂、三元催化剂等。另外,隔壁中还可以担载有铈(Ce)和锆(Zr)的氧化物所代表的辅助催化剂、HC(碳氢化合物)吸附材料等。
对于隔壁中所担载的催化剂的量没有特别的限制。以下,有时将蜂窝结构部的容积的每1L(1公升)所担载的催化剂的质量(g)称为“担载量(g/L)”。例如,能够根据催化剂的种类、以及作为净化对象的尾气的有害成分的量,酌情设置催化剂的担载量。
[実施例]
以下,通过实施例来对本发明进行更具体的说明,但本发明完全不局限于这些实施例。
(实施例1)
首先,准备了蜂窝结构体,该蜂窝结构体具备:筒状的蜂窝结构部,所述蜂窝结构部具有区划形成多个孔格的多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁,并通过通电发热;以及蜂窝结构部的隔壁中所担载的催化剂。在实施例1中,对于该蜂窝结构体的蜂窝结构部供电,使蜂窝结构体发热。
蜂窝结构体的构成如以下所述。蜂窝结构体的隔壁的厚度约为100μm,孔格密度为600孔格/cm2。另外,蜂窝结构体的底面是直径为93mm的圆形,蜂窝结构体在孔格延伸方向上的长度为100mm。
另外,蜂窝结构体的气孔率为48%。气孔率是通过压汞仪(Micromeritics制造,全自动IV9505)测量的值。
隔壁及外周壁的材质为以硅-碳化硅复合材料为主要成分的材料。蜂窝结构部的电阻率为30Ωcm
另外,在本蜂窝结构体中,在蜂窝结构部的侧面配设了两个电极部。使用将碳化硅粒子及硅作为主要成分的原料来制造电极部。
具体来说,在蜂窝结构部的侧面将上述电极部形成原料以形成1.0mm的厚度(干燥、烧成后的厚度)的方式涂布为带状。电极部形成原料涂布在蜂窝结构部的侧面的两处。然后,在与孔格的延伸方向正交的截面中,使两处涂布有电极部形成原料的部分中的一处,相对于另一处夹着蜂窝结构部中心地配置于相反侧。蜂窝结构部的侧面所涂布的电极部形成原料的形状(外周形状)为长方形。以电极部形成原料的涂膜横跨于蜂窝结构部的两端部之间的方式,将电极部形成原料涂布于蜂窝结构部的侧面。通过将蜂窝结构部上涂布的电极部形成原料干燥、烧却,来制作电极部。电极部的电阻率为1Ωcm。
另外,蜂窝结构体的隔壁中担载有三元催化剂。催化剂的担载量为150g/L。该催化剂的催化剂活性温度为300℃。因此,在实施例1中,使蜂窝结构部发热时的目标温度为300℃。
将这样的蜂窝结构体的2个电极部和直流电源通过布线进行电连接,对蜂窝结构部供电,利用焦耳热使蜂窝结构体发热。
在实施例1的蜂窝结构体的发热方法中,使蜂窝结构体发热时,在31处测量点对构成蜂窝结构体的蜂窝结构部的温度进行了测量。在图16A和图16B中,表示有对蜂窝结构体200的蜂窝结构部204的温度进行了测量的测量点(N1~N31)。在这里,图16A是用于说明实施例中的蜂窝结构部的测量点的说明图,是蜂窝结构体的第一端面侧的平面图。图16B是表示图16A的A–A截面的截面图。下面,一边参照图16A和图16B,一边对于测量蜂窝结构体200的蜂窝结构部204的温度的测量点N1~N31进行说明。首先,将蜂窝结构部204的第一端面211侧的表示0°的虚线上的测量点设为测量点N1,将逆时针移动了45°的位置的测量点设为测量点N2,进一步地,将逆时针移动了45°的位置的测量点设为测量点N3。这样,逆时针每隔45°设置测量点,并且,在从蜂窝结构部204的第一端面211朝向第二端面212的方向上,在两端部和中间部上分别设置了测量点。另外,在图16A和图16B中,符号221表示电极部。在实施例1的蜂窝结构体的发热方法中,一边对被测量的蜂窝结构部的发热部分中的最低温度和最高温度进行确认,一边进行供电。图10是表示在实施例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,蜂窝结构部的温度(℃)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。图11是表示在实施例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
如图10和图11所示,在实施例1的蜂窝结构体的发热方法中,在供电开始10秒钟,对蜂窝结构部供应的功率为10kW。将供电开始的10秒钟作为“初期供电期间”。将供电开始的时间设为发热工序的开始时间。在从发热工序的开始时间经过10秒后的时刻,蜂窝结构部的发热部分中的最低温度约为180℃。另外,在从发热工序的开始时间经过10秒后的时刻,蜂窝结构部的发热部分中的最高温度约为580℃。
将该“初期供电期间”之后的5秒钟设为“供电减少期间”。即,从发热工序的开始时间开始计算,从10秒到15秒为止的期间,停止了对于蜂窝结构部的供电。在“供电减少期间”中,蜂窝结构部的发热部分中的最高温度下降。另外,在“供电减少期间”中,蜂窝结构部的发热部分中的最低温度增加了。蜂窝结构部的发热部分中的最低温度的增加的原因在于,通过设置了“供电减少期间”,利用来自高温部的热传导,温度的均一化得以进行。在从发热工序的开始时间经过了15秒的时刻,蜂窝结构部的发热部分中的最低温度约为260℃。另外,在从发热工序的开始时间经过了15秒的时刻,蜂窝结构部的发热部分中的最高温度约为525℃。
将“供电减少期间”之后的5秒钟设为“供电恢复期间”。即,从发热工序的开始时间开始计算,15秒~20秒的期间,再次开始对于蜂窝结构部的供电。在“供电恢复期间”中,对蜂窝结构部供应了5kW的功率。从发热工序的开始时间经过了20秒的时刻,由于蜂窝结构部的发热部分中的最低温度超过了300℃,因此停止了对于蜂窝结构部的供电。将该“蜂窝结构部的供电停止时刻”设为“发热工序的结束时刻”。另外,将“从发热工序开始,到蜂窝结构部的供电停止为止的期间”设为“发热工序持续期间”。在该“发热工序持续期间”中也包含上述的“供电恢复期间”。蜂窝结构部的发热部分中的发热工序结束时的最低温度为302℃。
在实施例1的蜂窝结构体的发热方法中,在发热工序持续期间对蜂窝结构部供应的电量为12.5kW秒。发热工序持续期间中的蜂窝结构部的发热部分中的最高温度和最低温度的最大差(以下称为“最大温度差”)为381℃。另外,发热工序持续期间中蜂窝结构部的发热部分中的最高温度为596℃。将实施例1的蜂窝结构体的发热方法中的,发热工序的总时间(秒)、对蜂窝结构部供应的电量(kW秒)、最高温度(℃)、最大温度差(℃)、发热工序结束时的最低温度(℃)在表1中进行了表示。
另外,关于发热工序的开始时间的20秒后的蜂窝结构体,对于蜂窝结构部的发热部分中的最低温度是否超过了目标温度(即,300℃)进行了评价。表1中的“目标温度”一栏中表示有评价结果。关于该催化剂活性温度的评价,在发热工序的开始时间的20秒后(即,发热工序结束时)的蜂窝结构部的发热部分中的最低温度为目标温度以上的情况下,设为“合格”。同时,关于该目标温度的评价,将发热工序的开始时间的20秒后(即,发热工序结束时)的蜂窝结构部的发热部分中的最低温度为低于目标温度的情况设为“不合格”。
另外,在发热工序结束后,关于蜂窝结构体,对有无裂纹产生进行了评价。表1中的“裂纹”一栏中表示有评价结果。关于有无裂纹产生,是通过利用显微镜的目视检查的方法而进行。没有裂纹的情况设为“合格”,存在裂纹的情况设为“不合格”。
[表1]
(实施例2)
在实施例2中,如图12和图13所示,在供电开始的10秒钟,将供应给蜂窝结构部的功率设为10kW。此后的3秒钟,将功率为0.5kW,之后的7秒钟,将功率增加至5kW。图12是表示在实施例2的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,蜂窝结构部的温度(℃)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。图13是表示在实施例2的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。在实施例2的蜂窝结构体的发热方法中,供应给蜂窝结构部的电量为13.7kW秒。将在实施例2的蜂窝结构体的发热方法中的,发热工序的总时间(秒)、供应给蜂窝结构部的电量(kW秒)、最高温度(℃)、最大温度差(℃)、发热工序结束时的最低温度(℃)在表1中进行了表示。
另外,也对实施例2的发热工序结束时的蜂窝结构体状况、蜂窝结构部的发热部分中的最低温度是否超过了目标温度进行了评价。通过与实施例1相同的方法,也进行了有无裂纹产生的评价。评価结果如表1所示。
(比较例1)
在比较例1中,如图14和图15所示,对于蜂窝结构部供应了20秒钟的6.25kW的功率,以使蜂窝结构部发热。使用的蜂窝结构体与实施例1中使用的蜂窝结构体相同。图14是表示在比较例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,蜂窝结构部的温度(℃)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。图15是表示在比较例1的蜂窝结构体的发热方法的发热工序中,供应给蜂窝结构部的功率(kW)和发热工序的经过时间(秒)的关系的图表。
(比较例2)
在比较例2中,对于蜂窝结构部供应了20秒钟的6.85kW秒的功率,以使蜂窝结构部发热。使用的蜂窝结构体与实施例1中使用的蜂窝结构体相同。
将在比较例1和2的蜂窝结构体的发热方法中的,发热工序的总时间(秒)、供应蜂窝结构部的电量(kW秒)、最高温度(℃)、最大温度差(℃)、发热工序结束时的最低温度(℃)在表1中进行了表示。另外,也对于比较例1和2的发热工序结束时的蜂窝结构体的状况、蜂窝结构部的发热部分中的最低温度是否超过了目标温度进行了评价。通过与实施例1相同的方法,对于蜂窝结构体状况,也进行了有无裂纹产生的评价。评価结果如表1所示。
(结果)
实施例1的蜂窝结构体的发热方法和比较例1的蜂窝结构体的发热方法在从发热工序的开始时间到20秒为止的期间,供应给蜂窝结构部的电量(kW秒)相同。如图10和图12所示,在设置了供电减少期间的实施例1中,虽然在发热工序持续期间的最大温度差与比较例1的情况相比较大,却能够在没有产生裂纹的状态下,使蜂窝结构体发热至目标温度。另一方面,在比较例1中,即使与实施例1的发热工序的总时间及电量相同,在发热工序结束时的最低温度也没有达到目标温度。即,比较例1蜂窝结构体的发热方法中,为使蜂窝结构体的最低温度达到作为此次的目标温度的300℃,则需要比实施例1更多的电力。这样,其结果,可知,实施例1的蜂窝结构体的发热方法是能够在更短的时间内、且以较少的电力使蜂窝结构体达到目标温度。
另外,实施例2的蜂窝结构体的发热方法和比较例2的蜂窝结构体的发热方法在从发热工序的开始时间到20秒为止的期间,供应给蜂窝结构部的电量(kW秒)相同。在比较例2中,由于供应给蜂窝结构部的电量比比较例1中的电量更大,因此,发热工序结束时的最低温度达到了目标温度。然而,发热工序持续期间的最大温度差非常之大,蜂窝结构部产生了裂纹。在实施例2的蜂窝结构体的发热方法中,与实施例1一样,由于从发热工序的开始时间到10秒后,设置了供电减少期间,因此发热工序持续期间的最大温度差得以缩小。因此,在实施例2的蜂窝结构体的发热方法中,能够在没有产生裂纹的状态下,使蜂窝结构体发热至目标温度。
[产业上的可用性]
本发明的蜂窝结构体的发热方法能够作为使蜂窝结构体发热至规定温度的方法进行利用,所述蜂窝结构体用于净化汽车尾气的尾气净化装置等上。
符号说明
1:隔壁,2:电池,3:外周壁,4、204:蜂窝结构部,5:侧面,7:催化剂,11、211:第一端面,12、212:第二端面,21、221:电极部,30:电源,31:布线,100、200:蜂窝结构体,O:中心,P、Q:线段,α:中心角,β:线段和线段形成的角度,θ:中心角的0.5倍的角度。

Claims (8)

1.一种蜂窝结构体的发热方法,包括向蜂窝结构体的筒状的蜂窝结构部供电,使所述蜂窝结构部发热至目标温度的发热工序,其中,所述蜂窝结构部具有多孔质的隔壁和位于最外周的外周壁,并通过通电而发热,且所述蜂窝结构部的所述多孔质的隔壁区划形成作为流体流路的从第一端面延伸至第二端面的多个孔格,所述蜂窝结构体包括所述蜂窝结构部和担载于所述蜂窝结构部的所述隔壁中的催化剂,其特征在于,
在所述发热工序中,在所述蜂窝结构部的发热部位中的最低温度达到所述目标温度之前,至少设定一次使对于所述蜂窝结构部的供电停止或者使供应于所述蜂窝结构部的功率减少的供电减少期间。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
在所述发热工序中,在所述供电减少期间之后,设定有再次开始向所述蜂窝结构部供电、或者使供应于所述蜂窝结构部的功率从减少的状态到增加的供电恢复期间。
3.根据权利要求1或者2所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
在所述发热工序中,使所述蜂窝结构部发热至所述蜂窝结构部的发热部位中的最低温度为100℃以上。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
在所述发热工序中,使所述蜂窝结构部发热至所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度不超过1000℃。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
在所述发热工序中,所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度和最低温度的差为900℃以下。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
所述蜂窝结构体还具备被配设在所述蜂窝结构部的侧面的两个以上的电极部。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
在所述发热工序中,至少在所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度达到所述目标温度以上的温度的状态下,设定有所述供电减少期间。
8.根据权利要求1至7的任意一项所述的蜂窝结构体的发热方法,其特征在于,
在所述供电减少期间中,所述蜂窝结构部的发热部位中的最高温度随着时间的经过而降低。
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