CN118066005A - 电加热式催化剂转化器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电加热式催化剂转化器，能够改善对发动机负荷增大时的热冲击的应对。本发明的电加热式催化剂转化器具备：蜂窝结构体(1)，其具有外周壁和隔壁；一对金属电极(2)，其与蜂窝结构体连接，用于对蜂窝结构体施加电压；以及壳体(3)，其设置有用于来自发动机的废气(4)流通的入口(30)和出口(31)，并在入口与出口之间将蜂窝结构体收纳于内部，蜂窝结构体在与隔室延伸的方向正交的截面中具有彼此同轴地配置且开口率彼此不同的多个区域，多个区域包括：包含蜂窝结构体的轴中心的中央区域；以及与外周壁邻接的外周区域，中央区域的开口率为外周区域的开口率的0.9倍以下，中央区域的直径为壳体的入口的直径的65％以上且135％以下。

Description

电加热式催化剂转化器
技术领域
本发明涉及一种电加热式催化剂转化器。
背景技术
通常，已知一种电加热催化剂(EHC)转化器，其在由导电性陶瓷构成的蜂窝结构体上配设电极，通过通电使蜂窝结构体自身发热，从而使担载于蜂窝结构体的催化剂在发动机(内燃机)启动前升温至活性温度，实现在发动机刚启动后的冷却状态时排出的废气的净化。
电加热催化剂要求耐受由来自发动机的废气引起的热冲击。下述的专利文献1中提出了，通过在蜂窝结构体的径向上设置开口率的分布，从而调整废气的流动，抑制蜂窝结构体内的热膨胀差，缓和由废气导致的热冲击。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/151823号
发明内容
发明所要解决的课题
对使用了如上所述的以往的蜂窝结构体的电加热式催化剂转化器进行了深入研究，发现在应对发动机负荷增大时的热冲击方面存在改善的余地。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的之一在于提供一种能够改善对发动机负荷增大时的热冲击的应对的电加热式催化剂转化器。
用于解决课题的方案
项目1.在一个实施方式中，本发明的电加热式催化剂转化器具备：蜂窝结构体，其具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于外周壁的内侧，且划分形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路；一对金属电极，其与蜂窝结构体连接，且用于对蜂窝结构体施加电压；以及壳体，其设置有用于来自发动机的废气流通的入口和出口，且在入口与出口之间将蜂窝结构体收纳于内部，蜂窝结构体在与隔室延伸的方向正交的截面中具有彼此同轴地配置并且开口率彼此不同的多个区域，多个区域包括：包含蜂窝结构体的轴中心的中央区域；以及与外周壁邻接的外周区域，中央区域的开口率为外周区域的开口率的0.9倍以下，中央区域的直径为壳体的入口的直径的65％以上且135％以下。在此，直径除了数学上的直径之外，还包含等效直径的意思。
项目2.本发明可以涉及项目1所述的电加热式催化剂转化器，多个区域还包括配置在中央区域与外周区域之间的中间区域，中间区域的开口率比中央区域的开口率大且小于外周区域的开口率。
项目3.本发明可以涉及项目1或2所述的电加热式催化剂转化器，中央区域的隔壁的厚度为外周区域的隔壁的厚度的1.3倍以上且2.3倍以下。
项目4.本发明可以涉及项目1至3中任一项所述的电加热式催化剂转化器，中央区域的开口率为外周区域的开口率的0.65倍以上且0.8倍以下。
项目5.本发明可以涉及项目1至4中任一项所述的电加热式催化剂转化器，蜂窝结构体还具有一对电极层，该一对电极层设置为夹着蜂窝结构体的轴中心，并在外周壁的外表面上沿隔室延伸的方向以带状延伸。
发明效果
根据本发明的电加热式催化剂转化器的一个实施方式，能够改善对发动机负荷增大时的热冲击的应对。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的电加热式催化剂转化器的说明图。
图2是表示图1的蜂窝结构体的立体图。
图3是放大表示图2的一个隔室以及周边的隔室的一部分的主视图。
图4是表示图2的蜂窝结构体的第一方式的说明图。
图5是表示图2的蜂窝结构体的第二方式的说明图。
图中：
1—蜂窝结构体；1a—端面；1b—端面；10—外周壁；11—隔壁；12—电极层；13—中央区域；14—外周区域；15—中间区域；2—金属电极；3—壳体；30—入口；31—出口；4—废气。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。本发明并不限定于各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形而具现化。另外，通过各实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。进而，也可以适当组合不同的实施方式的构成要素。
图1是表示本发明的实施方式的电加热式催化剂转化器的说明图，图2是表示图1的蜂窝结构体1的立体图，图3是将图2的一个隔室110及周边的隔室110的一部分放大表示的主视图。图1所示的电加热式催化剂转化器设置在例如搭载发动机的汽车等的排气路径上，用于净化从发动机排出的废气4。
如图1所示，本实施方式的电加热式催化剂转化器具有蜂窝结构体1、一对金属电极2以及壳体3。
<关于蜂窝结构体>
蜂窝结构体1是陶瓷制的柱状部件。如图2所示，蜂窝结构体1具有：外周壁10；以及隔壁11，其配设于外周壁10的内侧，划分形成多个隔室110，多个隔室110形成从一个端面1a延伸至另一个端面1b(参照图1)的流路。柱状可以理解为在隔室110延伸的方向(蜂窝结构体1的轴向)上具有厚度的立体形状。蜂窝结构体1的轴向长度与蜂窝结构体1的端面1a、1b的直径之比(纵横比)是任意的。柱状可以包括蜂窝结构体1的轴向长度比端面1a、1b的直径短的形状(扁平形状)。
蜂窝结构体1的外形只要是柱状就没有特别限定，例如可以设为端面1a、1b为圆形的柱状(圆柱形状)、端面1a、1b为椭圆形状的柱状、端面1a、1b为多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)的柱状等其他形状。另外，出于提高耐热性(抑制在外周壁10的周向上产生的裂纹)的理由，蜂窝结构体1的大小优选端面1a、1b的面积为2000～20000mm2，更优选为5000～15000mm2。
蜂窝结构体1的轴向长度优选为40～200mm，更优选为60～150mm。
与隔室110延伸的方向正交的截面中的隔室110的形状没有限制，优选为四边形、六边形、八边形、或它们的组合。其中，优选四边形和六边形。通过这样形成隔室形状，废气4在蜂窝结构体1中流动时的压力损失变小，催化剂的净化性能优异。
划分形成隔室110的隔壁11的厚度优选为0.08～0.3mm，更优选为0.1～0.2mm。隔壁11的厚度为0.08mm以上，由此能够抑制蜂窝结构体1的强度降低。隔壁11的厚度为0.3mm以下，由此在将蜂窝结构体1用作催化剂载体来担载催化剂的情况下，能够抑制废气4流动时的压力损失变大。本发明中，隔壁11的厚度被定义为在与隔室110延伸的方向正交的截面中，将邻接的隔室110的重心彼此连结的线段中的通过隔壁11的部分的长度。
如图3所示，可以在隔壁11的交点部分111形成有R部112。R部112是在交点部分111以表面形成为“向内侧凹陷的圆弧状”的方式形成为厚壁的部分。通过R部112，在交点部分111，隔壁11的表面成为以圆弧状平滑地连接的状态。即，截面形状中的隔室110的角部成为圆弧状。R部112的圆弧的半径r优选为0.05～0.6mm。
蜂窝结构体1在与隔室110延伸的方向正交的截面中，隔室密度优选为40～150隔室/cm2，更优选为50～100隔室/cm2。能够在通过将隔室密度设为这样的范围，减小流过废气4时的压力损失的状态下提高催化剂的净化性能。如果隔室密度为40隔室/cm2以上，则可充分确保催化剂担载面积。若隔室密度为150隔室/cm2以下，则在使用蜂窝结构体1作为催化剂载体而担载催化剂的情况下，可抑制流过废气4时的压力损失变得过大。隔室密度是隔室数除以除了外周壁10部分以外的蜂窝结构体1的一个端面部分的面积而得到的值。
从确保蜂窝结构体1的结构强度、并且抑制在隔室110中流动的流体从外周壁10泄漏的观点考虑，设置蜂窝结构体1的外周壁10是有用的。具体而言，外周壁10的厚度优选为0.05mm以上，更优选为0.10mm以上，进一步优选为0.15mm以上。但是，如果外周壁10过厚，则强度变得过高，与隔壁11的强度平衡被破坏，耐热冲击性降低，因此外周壁10的厚度优选为1.0mm以下，更优选为0.7mm以下，进一步优选为0.5mm以下。在此，外周壁10的厚度被定义为在与隔室110延伸的方向正交的截面观察要测定厚度的外周壁10的部位时，该测定部位处的外周壁10的相对于切线的法线方向的厚度。
蜂窝结构体1为陶瓷制，优选具有导电性。蜂窝结构体1只要能够通电而通过焦耳热发热，则体积电阻率没有特别限制，优选为0.1～200Ωcm，更优选为1～200Ωcm。本发明中，蜂窝结构体1的体积电阻率为通过四端子法在25℃下测定的值。
作为蜂窝结构体1的材质，没有限定，可以从包含氧化铝、莫来石、氧化锆以及堇青石等氧化物系陶瓷、碳化硅、氮化硅以及氮化铝等非氧化物系陶瓷的组中选择。另外，也可以使用碳化硅-金属硅复合材料、碳化硅/石墨复合材料等。其中，从兼顾耐热性和导电性的观点出发，蜂窝结构体1的材质优选含有以硅-碳化硅复合材料、或碳化硅为主要成分的陶瓷。蜂窝结构体1的材质以硅-碳化硅复合材料为主要成分是指蜂窝结构体1含有整体的70质量％以上的硅-碳化硅复合材料(总质量)。其中，优选的是，硅-碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子、及作为使碳化硅粒子结合的结合材料的硅，多个碳化硅粒子以在碳化硅粒子间形成细孔的方式通过硅而结合。蜂窝结构体1的材质以碳化硅为主要成分是指蜂窝结构体1含有整体的70质量％以上的碳化硅(总质量)。
优选的是，在蜂窝结构体1包含硅-碳化硅复合材料的情况下，蜂窝结构体1所含有的“作为结合材料的硅的质量”相对于蜂窝结构体1所含有的“作为骨料的碳化硅粒子的质量”与蜂窝结构体1所含有的“作为结合材料的硅的质量”总计的比率为10～40质量％，更优选为15～35质量％。
隔壁11也可以为多孔质。在多孔质的情况下，隔壁11的气孔率优选为35～60％，更优选为35～45％。气孔率是利用水银孔度计测定的值。另外，可以将分隔壁11设为致密质，在设为致密质的情况下，分隔壁11的气孔率可以为10％以下，也可以为5％以下。
蜂窝结构体1的隔壁11的平均细孔径优选为2～15μm，更优选为4～8μm。平均细孔径是利用水银孔度计测定的值。
蜂窝结构体1可以进一步具有一对电极层12。本实施方式的一对电极层12以夹着蜂窝结构体1的中心轴，在外周壁10的外表面上沿隔室110延伸的方向呈带状延伸的方式设置。在图2中，仅示出一对电极层12中的一个。此外，在与电极层12的关系中，也可以将外周壁10以及隔壁11统称为蜂窝结构部。即，也可以理解为蜂窝结构体1具备：具有外周壁10以及隔壁11的蜂窝结构部；以及一对电极层12。
一对电极层12可以分别具有分离带120以及由该分离带120分离的第一和第二部分电极层121、122。分离带120可以是设置在第一和第二部分电极层121、122之间的狭缝。也可以在狭缝中填充体积电阻率比电极层12高的材料。分离带120以及第一和第二部分电极层121、122可以沿隔室110延伸的方向从蜂窝结构体1的一端延伸至另一端。第一和第二部分电极层121、122为在蜂窝结构体1的周向上具有预定宽度的带状，分离带120为线状，宽度比第一和第二部分电极层121、122窄。但是，分离带120以及第一和第二部分电极层121、122的配设方法只要能够与后述的一对金属电极2连接，则不限于本方式。
从容易使电流流过电极层12的观点出发，电极层12的体积电阻率优选为蜂窝结构体1的体积电阻率的1/200以上且1/10以下。
电极层12的材质可以使用导电性陶瓷、金属、或金属和导电性陶瓷的复合材料(金属陶瓷)。作为金属，例如可举出Cr、Fe、Co、Ni、Si或Ti的单质金属、或含有选自由这些金属组成的组中的至少一种金属的合金。作为导电性陶瓷，没有限定，可以举出碳化硅(SiC)，可以举出硅化钽(TaSi2)和硅化铬(CrSi2)等金属硅化物等金属化合物。
作为具有电极层12的蜂窝结构体1的制造方法，首先，在蜂窝干燥体的侧面涂布并干燥含有陶瓷原料的电极层形成原料，以夹着蜂窝干燥体的中心轴在外周壁的外表面上沿隔室110延伸的方向呈带状延伸的方式形成一对未烧成电极层，从而制作带有未烧成电极层的蜂窝干燥体。接下来，对带未烧成电极层的蜂窝干燥体进行烧成，制作具有一对电极层的蜂窝烧成体。由此，得到具有电极层12的蜂窝结构体1。
通过将催化剂担载于蜂窝结构体1(蜂窝结构部)，能够使用电加热式载体作为催化剂体。作为催化剂，例如可举出贵金属系催化剂或它们以外的催化剂。作为贵金属系催化剂，可例示将铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)这样的贵金属担载于氧化铝细孔表面且包含氧化铈、氧化锆等助催化剂的三元催化剂、氧化催化剂、或包含碱土金属和铂作为氮氧化物(NOx)的吸储成分的NOx吸储还原催化剂(LNT催化剂)。作为不使用贵金属的催化剂，可例示铜置换或包含铁置换沸石的NOx选择还原催化剂(SCR催化剂)等。另外，也可以使用选自这些催化剂中的两种以上的催化剂。此外，对于催化剂的担载方法也没有特别限制，可以按照以往将催化剂担载于蜂窝结构体1的担载方法来进行。
<关于金属电极>
一对金属电极2与蜂窝结构体1连接，用于对蜂窝结构体1施加电压。如图1所示，在一对金属电极2上连接有电缆2a。电缆2a与未图示的电池等外部电源连接。通过金属电极2对蜂窝结构体1施加电压，由此能够使蜂窝结构体1发热。一对金属电极2中的一个能够理解为阳极，另一方能够理解为阴极。
一对金属电极2可以在蜂窝结构体1的周向上彼此远离地配置。一对金属电极2可以夹着蜂窝结构体1的中心轴配置。金属电极2可以与蜂窝结构体1的外周面连接。蜂窝结构体1具有电极层12时，金属电极2可以与电极层12(第一和第二部分电极层121、122)的外表面连接。在蜂窝结构体1不具有电极层12时，金属电极2可以与外周壁10的外表面连接。金属电极2可以通过焊接或喷镀等任意方法固定于蜂窝结构体1的外周面。
<关于壳体>
如图1所示，壳体3设置有用于供来自发动机的废气4流通的入口30和出口31。入口30设置于壳体3的一端，废气4能够通过该入口30流入壳体3内。出口31设置于壳体3的另一端，废气4能够通过该出口31从壳体3流出。壳体3在入口30与出口31之间在内部收纳有蜂窝结构体1。从入口30流入的废气4通过蜂窝结构体1的隔室110而朝向出口31。蜂窝结构体1可以与入口30和出口31同轴地配置。
入口30和出口31的直径(内径)可以为30～100mm。沿着废气4的流动方向观察时的入口30及出口31的形状典形的是圆形。但是，入口30和出口31的形状不限于此，也可以是椭圆形状或多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)等其他形状。在入口30和出口31的形状为圆形以外的形状时，入口30和出口31的直径可以理解为入口30和出口31的最大的内切圆的直径。
壳体3可以具有容纳部32以及一对扩径部33。
容纳部32具有比入口30以及出口31大的直径(内径)，是容纳并保持蜂窝结构体1的部分。容纳部32能够配置在入口30与出口31之间，更具体而言，能够配置在废气4的流动方向上的壳体3的中央。蜂窝结构体1的外径可以与容纳部32的直径为相同程度。即，蜂窝结构体1的外径可以大于入口30和出口31的直径。也可以在蜂窝结构体1的外表面与容纳部32之间夹设片状的衬垫。
在容纳部32能够设置用于收纳金属电极2的电极室32a。在电极室32a能够设置用于将电缆2a引出到外部的开口。在图1中，示出了金属电极2为柱状，但根据金属电极2的形状，也可以省略电极室32a。
扩径部33设置在入口30与容纳部32之间、以及出口31与容纳部32之间，是随着从入口30或出口31朝向容纳部32而直径逐渐扩大的部分。也可以省略扩径部33，入口30和/或出口31与容纳部32邻接地配置。
接下来，图4是表示图2的蜂窝结构体1的第一方式的说明图，图5是表示图2的蜂窝结构体1的第二方式的说明图。图4和图5示出与隔室110延伸的方向正交的蜂窝结构体1的截面。
本实施方式的蜂窝结构体1在与隔室110延伸的方向正交的截面中具有彼此同轴地配置且开口率彼此不同的多个区域。如图4以及图5所示，多个区域包括：包含蜂窝结构体1的轴中心1c的中央区域13以及与外周壁10邻接的外周区域14。
中央区域13的开口率为外周区域14的开口率的0.9倍以下。其中，开口率是指，在蜂窝结构体1的与隔室110延伸的方向正交的截面中，将隔室110的面积除以隔壁11和隔室110各自的面积总计而得到的值(总隔室面积/(总隔室面积+总隔壁面积))以百分率表示的值。即，各区域的开口率也可以说是该区域中的开口率的平均值。另外，在各区域内开口率也可以相同。开口率可以通过改变隔壁11的厚度、R部112的大小和/或隔室密度来调整。通过增厚隔壁11、增大R部112和/或提高隔室密度，能够减小开口率。
中央区域13的直径为壳体3的入口30的直径的65％以上且135％以下。壳体3的入口30的直径与废气4朝向蜂窝结构体1的流动的扩散对应。基于废气4的流动的扩散来决定中央区域13的直径的大小、即开口率变化的位置。如后面使用实施例说明的那样，通过采用该条件，能够改善对发动机负荷增大时的热冲击的应对。若中央区域13的直径相对于壳体3的入口30的直径小于65％或超过135％，则废气4的流动不会向蜂窝结构体1的外周部扩散，有时无法充分发挥抑制内外的温度差以及热膨胀差的效果。中央区域13的直径相对于壳体3的入口30的直径优选为70％以上且130％以下。其中，中央区域13的形状典形的是圆形。但是，中央区域13的形状不限于此，也可以是椭圆形状或多边形(四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等)等其他形状。在中央区域13的形状为圆形以外的形状时，中央区域13的直径可以理解为中央区域13中的最大的内切圆的直径。
如图4所示的第一方式那样，中央区域13可以与外周区域14邻接地设置。另外，如图5所示的第二方式那样，多个区域也可以还包括配置于中央区域13与外周区域14之间的中间区域15。通过设置中间区域15，废气4的流动更容易向蜂窝结构体1的外周部扩散，是更优选的。中间区域15的开口率可以比中央区域13的开口率大且小于外周区域14的开口率。
中央区域13的隔壁11的厚度优选为外周区域14的隔壁11的厚度的1.3倍以上且2.3倍以下。通过将中央区域13的隔壁11的厚度设为外周区域14的隔壁11的厚度的1.3倍以上，废气4的流动容易向蜂窝结构体1的外周部扩散，通过设为2.3倍以下，隔壁11的厚度之差变小，能够抑制制造时的隔壁11的变形。
中央区域13的开口率优选为外周区域14的开口率的0.65倍以上且0.8倍以下。如后面使用实施例说明的那样，通过采用该条件，能够更大地改善对发动机负荷增大时的热冲击的应对。
优选的是，本实施方式的蜂窝结构体1具有：外周壁10；以及隔壁11，其配设于外周壁10的内侧，划分形成多个隔室110，该多个隔室110形成从一个端面1a延伸至另一个端面1b的流路，该蜂窝结构体1连接有用于对蜂窝结构体1施加电压的一对金属电极2，其中，在与隔室110延伸的方向正交的截面中，具有彼此同轴地配置且开口率彼此不同的多个区域，多个区域包括：包含蜂窝结构体1的轴中心1c的中央区域13以及与外周壁10邻接的外周区域14，中央区域13的开口率为外周区域14的开口率的0.65倍以上且0.8倍以下。
另外，优选的是，该蜂窝结构体1中，多个区域还包含配置于中央区域13与外周区域14之间的中间区域15，中间区域15的开口率大于中央区域13的开口率且小于外周区域14的开口率。
[实施例]
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以80∶20的质量比例混合，制备陶瓷原料。然后，在陶瓷原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔材料的吸水性树脂，并且添加水而制做成形原料。然后，利用真空练泥机混炼成形原料，制作圆柱状的坯土。将碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末总计设为100质量份时，粘合剂的含量为7质量份。在将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末总计设为100质量份时，造孔材料的含量为3质量份。将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末总计设为100质量份时，水的含量为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。另外，造孔材料的平均粒径为20μm。碳化硅、金属硅及造孔材料的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
将得到的坯土最终挤出成六边形的孔格结构。得到的蜂窝成形体为具备较厚形成相当于中央区域13的隔壁11的厚度的部分以及相对于中央区域13较薄形成相当于外周区域14的隔壁11的厚度的部分的形状。蜂窝成形体的形状通过口模的形状进行调整。
将得到的蜂窝成形体进行高频感应加热干燥后，使用热风干燥机在120℃下干燥2小时，将两端面切断预定量，制作蜂窝干燥体。
使用在前端安装有口模的挤出成形机对所得到的圆柱状的坯土进行成形，得到与隔室的流路方向垂直的截面中的各隔室形状为六边形的圆柱状蜂窝成形体。将该蜂窝成形体进行高频感应加热干燥后，使用热风干燥机在120℃下干燥2小时，制作蜂窝干燥体。
利用自转公转搅拌机将金属硅(Si)粉末、碳化硅(SiC)粉末、甲基纤维素、甘油及水混合，制备电极层形成浆料。Si粉末和SiC粉末以体积比计，以Si粉末：SiC粉末＝40：60的比例配合。另外，在将Si粉末和SiC粉末总计设为100质量份时，甲基纤维素为0.5质量份，甘油为10质量份，水为38质量份。金属硅粉末的平均粒径为6μm。碳化硅粉末的平均粒径为35μm。这些平均粒径是指利用激光衍射法测定粒度的频度分布时的、基于体积基准的算术平均直径。
接着，利用曲面印刷机将该电极层形成浆料以厚度为0.15mm的方式涂布于蜂窝干燥体的侧面，在蜂窝干燥体上形成涂膜。
接下来，将带有电极层形成浆料的蜂窝干燥体在Ar气氛中以1400℃烧成3小时。然后，作为氧化处理，在氧化气氛下以1300℃进行1小时的氧化处理，制作蜂窝结构体1。
得到的蜂窝结构体1的隔壁11的平均细孔径(气孔径)为8.6μm，气孔率为45％。平均细孔径和气孔率是利用水银孔度计测定的值。另外，蜂窝结构体1的端面为直径93mm的圆形，在蜂窝结构体1的隔室110延伸的方向上的长度为65mm。另外，得到的蜂窝结构体1的等静压强度为2.5MPa。等静压强度是在水中施加静水压而测定的破坏强度。
另外，中央区域13的开口率为外周区域14的开口率的0.9倍以下。另外，蜂窝结构体1为如图4所示的蜂窝结构体1那样，在与隔室110延伸的方向正交的截面中，中央区域13与外周区域14接触的结构。另外，蜂窝结构体1的中央区域13的隔壁11的厚度(肋厚)为190μm，外周区域14的隔壁11的厚度为140μm。另外，蜂窝结构体1的中央区域13的隔室密度为93.0隔室/cm2，外周区域14的隔室密度为93.0隔室/cm2。另外，在与隔室110延伸的方向正交的截面中，隔室形状为正六边形。隔室间距为1.11mm。隔室间距是邻接的平行的隔壁(构成正六边形的相对的两个边的隔壁)的厚度(隔壁厚度)方向上的中央部分间的距离。此外，隔壁11的厚度方向上的中央部分是隔壁11的厚度方向上的中央的位置。另外，电极层12的电阻率为1.3Ωcm。中央区域13的隔壁11的交点部分111形成有R部112，R部112的圆弧的半径r为0.3mm。另外，在外周区域14的隔壁11的交点部分111也形成有R部112，R部112的圆弧的半径r为0.3mm。另外，中央区域13的开口率为66.1％以下，外周区域14的开口率为73.8％。
对于得到的蜂窝结构体1，利用以下所示的方法测定“耐热冲击性”。将结果示于表1。
在表1中，“肋厚(μm)”表示隔壁11的厚度(μm)。另外，“隔室密度(隔室/cm2)”表示与隔室110延伸的方向正交的截面中的每单位面积(cm2)的隔室数。另外，“交点R(mm)”表示R部112的圆弧的半径r。另外，“开口率(％)”表示在与隔室110延伸的方向正交的截面中，将隔室110的面积除以隔壁11和隔室110各自的面积总计而得到的值(总隔室面积/(总隔室面积+总隔壁面积))以百分率表示的值。另外，“开口率比”表示中央区域13的开口率相对于外周区域14的开口率之比的值(中央区域13的开口率/外周区域14的开口率)。另外，“距中心的范围/排出管径”表示中央区域13的直径相对于壳体3的入口30的直径之比的值(中央区域13的直径/壳体3的入口30的直径)。
(耐热冲击性试验(燃烧器试验))
使用丙烷气体燃烧器试验机，实施蜂窝结构体1的加热冷却试验，该丙烷气体燃烧器试验机具备收纳蜂窝结构体1的壳体3以及能够向该壳体3内供给加热气体的丙烷气体燃烧器。壳体3的入口30为直径50mm的圆形，将蜂窝结构体1与入口30同轴配置。上述加热气体为通过利用气体燃烧器(丙烷气体燃烧器)使丙烷气体燃烧而产生的燃烧气体。然后，通过上述加热冷却试验，确认蜂窝结构体1是否产生裂纹，由此评价耐热冲击性。具体而言，首先，在壳体3内收纳(装罐)蜂窝结构体1。然后，从壳体3的入口30向壳体3内供给由丙烷气体燃烧器加热后的气体(燃烧气体)，使其通过蜂窝结构体1内。流入壳体3的加热气体的温度条件(入口气体温度条件)如下所示。首先，用5分钟升温至900℃，在900℃保持10分钟，然后，用5分钟降温至100℃，在100℃保持10分钟。将这样的升温、保持、降温、保持的一系列操作称为“升温、降温操作”。然后，确认蜂窝结构体1的裂纹。然后，一边使指定温度从900℃每次上升25℃，一边重复上述“升温、降温操作”。指定温度每次上升25℃直至样品产生裂纹。若指定温度变高，则升温陡度变大，蜂窝结构体1的中心部被急剧加热，因此蜂窝结构体1的径向外周部的温度的上升延迟，由径向内外的热膨胀差引起的产生应力变大。表1中示出了在各样品例中产生裂纹时的指定温度。
[表1]
(实施例2～8、比较例1～3)
如表1所示变更各条件，除此以外，与实施例1同样地制作蜂窝结构体1。比较例1是不具有外周区域14以及中间区域15的例子。如图5所示，比较例2、3以及实施例2～8是在中央区域13与外周区域14之间设置有中间区域15的例子。与实施例1的情况同样地进行蜂窝结构体1的“耐热冲击性”的测定。将结果示于表1。
根据表1，实施例1～8与比较例1～3相比，裂纹的产生被抑制直至达到更高的温度。由此可知，通过使中央区域13的直径为壳体3的入口30的直径的65％以上且135％以下，能够改善对发动机负荷增大时的热冲击的应对。特别是，根据实施例2、3与比较例2、3的比较，确认了中央区域13的直径为壳体3的入口30的直径的65％以上且135％以下的有用性。另外，实施例5～7抑制了裂纹的产生直至进一步更高的温度。由此，确认了中央区域13的开口率为外周区域14的开口率的0.65倍以上且0.8倍以下的有用性。

Claims (6)

1.一种电加热式催化剂转化器，其特征在于，具备：
蜂窝结构体，其具有外周壁和隔壁，该隔壁配设于所述外周壁的内侧，且划分形成多个隔室，该多个隔室形成从一个端面延伸至另一个端面的流路；
一对金属电极，其与所述蜂窝结构体连接，且用于对所述蜂窝结构体施加电压；以及
壳体，其设置有用于来自发动机的废气流通的入口和出口，且在所述入口与所述出口之间将所述蜂窝结构体收纳于内部，
所述蜂窝结构体在与所述隔室延伸的方向正交的截面中具有彼此同轴地配置并且开口率彼此不同的多个区域，
所述多个区域包括：包含所述蜂窝结构体的轴中心的中央区域；以及与所述外周壁邻接的外周区域，
所述中央区域的开口率为所述外周区域的开口率的0.9倍以下，
所述中央区域的直径为所述壳体的所述入口的直径的65％以上且135％以下。
2.根据权利要求1所述的电加热式催化剂转化器，其特征在于，
所述多个区域还包括配置在所述中央区域与所述外周区域之间的中间区域，
所述中间区域的开口率比所述中央区域的开口率大且小于所述外周区域的开口率。
3.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂转化器，其特征在于，
所述中央区域的所述隔壁的厚度为所述外周区域的所述隔壁的厚度的1.3倍以上且2.3倍以下。
4.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂转化器，其特征在于，
所述中央区域的开口率为所述外周区域的开口率的0.65倍以上且0.8倍以下。
5.根据权利要求3所述的电加热式催化剂转化器，其特征在于，
所述中央区域的开口率为所述外周区域的开口率的0.65倍以上且0.8倍以下。
6.根据权利要求1或2所述的电加热式催化剂转化器，其特征在于，
所述蜂窝结构体还具有一对电极层，该一对电极层设置为夹着所述蜂窝结构体的轴中心，并在所述外周壁的外表面上沿所述隔室延伸的方向以带状延伸。
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