JP6015278B2 - Electric heating type catalytic converter - Google Patents

Electric heating type catalytic converter Download PDF

Info

Publication number
JP6015278B2
JP6015278B2 JP2012206275A JP2012206275A JP6015278B2 JP 6015278 B2 JP6015278 B2 JP 6015278B2 JP 2012206275 A JP2012206275 A JP 2012206275A JP 2012206275 A JP2012206275 A JP 2012206275A JP 6015278 B2 JP6015278 B2 JP 6015278B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
base material
catalytic converter
substrate
lead
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.)
Active
Application number
JP2012206275A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014062467A (en
Inventor
連太郎 森
連太郎 森
純生 神谷
純生 神谷
康博 玉井
康博 玉井
弘貴 榊原
弘貴 榊原
朋弘 北
朋弘 北
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
Priority to JP2012206275A priority Critical patent/JP6015278B2/en
Publication of JP2014062467A publication Critical patent/JP2014062467A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6015278B2 publication Critical patent/JP6015278B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

本発明は、排ガスの排気系統に配される電気加熱式触媒コンバーターに関するものである。   The present invention relates to an electrically heated catalytic converter disposed in an exhaust system for exhaust gas.

各種産業界においては、環境影響負荷低減に向けた様々な取り組みが世界規模でおこなわれており、中でも、自動車産業においては、燃費性能に優れたガソリンエンジン車は勿論のこと、ハイブリッド車や電気自動車等のいわゆるエコカーの普及とそのさらなる性能向上に向けた開発が日々進められている。   Various industries are making various efforts to reduce environmental impact on a global scale. Among them, in the automobile industry, not only gasoline engine cars with excellent fuel efficiency, but also hybrid cars and electric cars. The development of the so-called eco-cars such as the above and the further improvement of its performance is being promoted every day.

ところで、車両エンジンとマフラーを繋ぐ排ガスの排気系統には、常温時の排ガスを浄化することに加えて、冷寒時には電気加熱によって触媒を可及的速やかに活性化させて排ガスを浄化する電気加熱式触媒コンバーターが搭載されることがある。この電気加熱式触媒コンバーターは、排ガスの排気系統に配された触媒コート層を備えたハニカム構造の基材にたとえば一対の電極を取り付け、これら一対の電極を電源を有する外部回路で繋いだ構成とし、電極に通電することでハニカム触媒を加熱し、ハニカム触媒の活性を高めてこれを通過する排ガスを無害化するものである(電気加熱式触媒コンバーター(EHC:Electrically Heated Converter))。   By the way, in the exhaust system of exhaust gas connecting the vehicle engine and the muffler, in addition to purifying exhaust gas at normal temperature, electric heating that activates the catalyst as quickly as possible by electric heating in cold weather and purifies the exhaust gas A catalytic converter may be installed. This electric heating type catalytic converter has a structure in which, for example, a pair of electrodes are attached to a honeycomb structure base material provided with a catalyst coat layer disposed in an exhaust gas exhaust system, and the pair of electrodes are connected by an external circuit having a power source. In addition, the honeycomb catalyst is heated by energizing the electrodes, and the activity of the honeycomb catalyst is increased and the exhaust gas passing through the honeycomb catalyst is rendered harmless (EHC (Electrically Heated Converter)).

上記するハニカム構造の基材は、外形が円柱状を呈しているのが一般的である。これは、EHCが断面円形で中空の車両の排気管内に搭載されることから、搭載性や搭載後の排気管とEHCの固定性、排ガスの流通断面の確保などの観点で優れているのが理由である。   In general, the base material of the honeycomb structure described above has a columnar outer shape. This is because the EHC is mounted in the exhaust pipe of a hollow vehicle with a circular cross section, so it is excellent in terms of mountability, fixing of the exhaust pipe and EHC after mounting, and ensuring a cross section of exhaust gas. That is why.

上記する断面円形の基材においては、基材の表面であってその直径方向の対向位置に一対の電極が配設され、この一対の電極を電源が介在するケーブルで繋いだ構成が一般的である。なお、このように、円柱状の基材の表面のうち、直径方向の対向位置に一対の電極が形成された構成のEHCが特許文献1に開示されている。   In the base material having a circular cross section described above, a pair of electrodes is arranged on the surface of the base material and opposed to each other in the diameter direction, and the paired electrodes are connected by a cable with a power supply interposed between them. is there. Note that, as described above, Patent Document 1 discloses an EHC having a configuration in which a pair of electrodes are formed at opposing positions in the diameter direction on the surface of a cylindrical base material.

断面円形の基材を有するこの一般構造のEHCにおいては、基材の断面が円形ゆえに一対の電極間距離が一定とならず、場所によって異なってしまう。具体的には、電極の中心位置は断面円形の直径が電極間距離となって最も長く、電極中心から外側の周方向へいくにつれて電極間距離が短くなっていく。   In this general structure EHC having a base material with a circular cross section, the distance between the pair of electrodes is not constant because the cross section of the base material is circular, and varies depending on the location. Specifically, the center position of the electrode has the longest cross-sectional diameter as the distance between the electrodes, and the distance between the electrodes becomes shorter from the center of the electrode toward the outer circumferential direction.

このように基材の部位ごとに電極間距離が異なることで、基材の部位ごとに電気抵抗が異なることとなり、電極間距離の最も長い電極中心部位で電気抵抗が最も大きくなり、したがって、最も電流が流れ難くなる。   In this way, the distance between the electrodes is different for each part of the base material, so that the electric resistance is different for each part of the base material, and the electric resistance is the largest at the center part of the electrode having the longest distance between the electrodes. It becomes difficult for current to flow.

このように、電流の流れ易さが基材の部位ごとで異なることによって基材の昇温が部位ごとに不均一となり、基材に温度ばらつきが生じることになる。   As described above, the easiness of the flow of current differs depending on the part of the base material, so that the temperature rise of the base material becomes non-uniform for each part, resulting in temperature variations in the base material.

この温度ばらつきに対し、上記特許文献1で開示のEHCは、電極を構成する電極膜の厚みを部位ごとに異ならせることで基材の部位ごとの電気抵抗を相殺し、温度ばらつきを解消しようとするものである。   In contrast to this temperature variation, the EHC disclosed in Patent Document 1 tries to cancel the temperature variation by offsetting the electrical resistance of each part of the base material by changing the thickness of the electrode film constituting the electrode for each part. To do.

しかしながら、セラミック粉末やカーボン粉末、溶媒等からなるスラリーを基材表面に塗工し、焼成して電極膜を製作するに当たり、その厚みを部位ごとに変化させて形成するのは高い技量を要し、製造効率が低くなることは明らかである。   However, when a slurry made of ceramic powder, carbon powder, solvent, etc. is applied to the substrate surface and baked to produce an electrode film, it requires a high skill to form by changing the thickness for each part. It is clear that the production efficiency is low.

そこで本発明者等は、製造効率を低下させることなく、しかも基材の部位ごとの電気抵抗の相違を精度よく解消することのできる構造を備えた電気加熱式触媒コンバーターの発案に至っている。   Therefore, the present inventors have come up with an idea of an electrically heated catalytic converter having a structure that can accurately eliminate the difference in electric resistance for each part of the base material without lowering the production efficiency.

特開2012−92821号公報JP 2012-92821 A

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、製造効率を低下させることなく、しかも基材の部位ごとの電気抵抗の相違を精度よく解消することのできる構造を備えた電気加熱式触媒コンバーターを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is an electrically heated catalyst having a structure capable of accurately eliminating the difference in electrical resistance for each part of the base material without lowering the production efficiency. The purpose is to provide a converter.

前記目的を達成すべく、本発明による電気加熱式触媒コンバーターは、円柱状で触媒コート層を備えたハニカム構造の基材と、前記基材の表面であって該基材の直径方向の対向位置に形成された一対の電極と、一対の電極を繋ぐケーブルと、該ケーブル間に介在する電源とからなる外部回路と、から構成される電気加熱式触媒コンバーターにおいて、前記基材の内部のうち、それぞれの前記電極に対応する領域には他方の電極側へ延びて長さの異なる複数のリード電極が配されており、電極の中央側に位置するリード電極から外側に位置するリード電極に向かってリード電極の長さが短くなっており、このリード電極の長さの調整によって基材内の一部もしくは全部の電気抵抗が同一もしくは略同一に調整されているものである。   In order to achieve the above object, an electrically heated catalytic converter according to the present invention includes a base material having a honeycomb structure having a cylindrical shape and provided with a catalyst coating layer, and a surface of the base material that is opposed to the base material in the diameter direction. In the electrically heated catalytic converter composed of a pair of electrodes formed on each other, an external circuit composed of a cable connecting the pair of electrodes, and a power source interposed between the cables, In the region corresponding to each of the electrodes, a plurality of lead electrodes extending to the other electrode side and having different lengths are arranged, from the lead electrode located at the center side of the electrode toward the lead electrode located outside. The length of the lead electrode is shortened, and a part or all of the electrical resistance in the substrate is adjusted to be the same or substantially the same by adjusting the length of the lead electrode.

本発明の電気加熱式触媒コンバーターは、基材内に長さの異なる複数のリード電極を配設すること、より具体的には、電極の中央側に位置するリード電極から外側に位置するリード電極に向かってリード電極の長さが短くなっている複数のリード電極を配設することで、断面円形の基材における一対の電極間距離が部位ごとに相違するのを解消するものであり、電極膜の厚みを調整等する方法に比して格段に効率的にEHCを製造できるとともに、部位ごとに相違する電気抵抗も精度よく解消することができるものである。   The electric heating type catalytic converter of the present invention is provided with a plurality of lead electrodes having different lengths in a base material, more specifically, a lead electrode located outside a lead electrode located at the center side of the electrode. By disposing a plurality of lead electrodes whose lead electrodes are shortened toward each other, it is possible to eliminate the difference in distance between a pair of electrodes in a base material having a circular cross section for each part. The EHC can be manufactured much more efficiently than the method of adjusting the thickness of the film, etc., and the electric resistance that differs from site to site can be eliminated with high accuracy.

ここで、「電極」とは、電極端子から構成される形態や、電極端子と、該電極端子の周囲の基材の表面に配された電極膜とからなる形態などがある。また、電極端子のみからなる形態においては、電極端子が基材に取付けられる根元位置に外側に張り出した台座を設けた形態などであってもよい。   Here, the “electrode” includes a form composed of electrode terminals and a form composed of electrode terminals and an electrode film disposed on the surface of the base material around the electrode terminals. Moreover, in the form which consists only of an electrode terminal, the form etc. which provided the base which protruded outside at the base position where an electrode terminal is attached to a base material may be sufficient.

また、「リード電極」とは、基材内に複数の長さ(基材の円形断面における長さ)の異なる座ぐり溝の内部に、導電性の良好な導電体が形成された構成の電極を意味している。   The “lead electrode” is an electrode having a structure in which a conductive material having a good conductivity is formed in a counterbore groove having different lengths (lengths in a circular cross section of the base material) in the base material. Means.

たとえば、電極が電極膜を具備する形態においては、電極膜を形成する際のペーストを座ぐり溝に注ぎ込んで焼成することで導電体を形成することができる。また、電極端子のように、予め座ぐり溝に収容される形状および寸法で製作された電極体を座ぐり溝に挿入することで座ぐり溝内に電極体を配設することもできる。   For example, in the form in which the electrode includes an electrode film, the conductor can be formed by pouring the paste for forming the electrode film into the counterbored groove and baking it. Moreover, an electrode body can also be arrange | positioned in a counterbore groove | channel by inserting the electrode body manufactured by the shape and dimension previously accommodated in a counterbore groove | channel like an electrode terminal in a counterbore groove | channel.

また、「基材内の一部もしくは全部の電気抵抗が同一もしくは略同一に調整されている」のうち、「基材内の一部もしくは全部の電気抵抗」とは、断面円形の基材の全部の電気抵抗が同一となるように、円形断面の中央位置からその側方に間隔を置いて円形断面の端部位置までリード電極が配設されている形態や、たとえば一定の幅の電極膜がその中心位置に電極端子を配した状態で基材表面に配設されている場合に、電極膜の幅の中で間隔を置いて複数のリード電極が配設されている形態などを含んでいる。また、「電気抵抗が略同一」とは、円形断面の所望範囲において電気抵抗が完全に同一とならなくても、電気抵抗がたとえば10%程度の誤差で相違している場合でも基材の所望範囲における温度上昇がほぼ均一になる場合には、この誤差による相違を「略同一」とするものである。   In addition, among “a part or all of the electrical resistance in the substrate is adjusted to be the same or substantially the same”, “a part or all of the electrical resistance in the substrate” refers to a substrate having a circular cross section. A form in which the lead electrode is disposed from the center position of the circular cross section to the side of the end of the circular cross section so that all the electric resistances are the same, for example, an electrode film having a constant width Including a configuration in which a plurality of lead electrodes are disposed at intervals within the width of the electrode film when the electrode terminal is disposed at the center of the substrate surface. Yes. Further, “substantially the same electrical resistance” means that the desired resistance of the substrate is not necessary even if the electrical resistance is different by an error of about 10%, for example, even if the electrical resistance is not completely the same in the desired range of the circular cross section. When the temperature rise in the range is substantially uniform, the difference due to this error is made “substantially the same”.

また、電極体は基材の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率を有しているのが好ましい。この形態によれば、リード電極が発熱体とならないように調整することができる。   Moreover, it is preferable that the electrode body has a volume resistivity smaller than the volume resistivity of a base material. According to this form, it can adjust so that a lead electrode may not become a heat generating body.

以上の説明から理解できるように、本発明の電気加熱式触媒コンバーターによれば、断面円形の基材内に長さの異なる複数のリード電極を配設し、より具体的には、電極の中央側に位置するリード電極から外側に位置するリード電極に向かってリード電極の長さが短くなっている複数のリード電極を配設した構成によって、基材内の一部もしくは全部の電気抵抗を効率的かつ容易に同一もしくは略同一に調整することができる。そして、このことによって基材の部位ごとの電気抵抗を相殺し、温度ばらつきを解消することができるものである。   As can be understood from the above description, according to the electrically heated catalytic converter of the present invention, a plurality of lead electrodes having different lengths are arranged in a base having a circular cross section, and more specifically, the center of the electrode. Efficient part or all of the electrical resistance in the substrate by arranging multiple lead electrodes with the length of the lead electrode decreasing from the lead electrode located on the side toward the lead electrode located on the outside And can be adjusted to be the same or substantially the same. As a result, the electrical resistance of each part of the substrate can be offset and temperature variations can be eliminated.

本発明の電気加熱式触媒コンバーター(EHC)の実施の形態1を説明した模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic diagram explaining Embodiment 1 of the electrically heated catalytic converter (EHC) of this invention. 図1のII−II矢視図である。It is an II-II arrow line view of FIG. 図1のIII−III矢視図であって、形成される電気抵抗を模擬した図である。It is the III-III arrow line view of FIG. 1, Comprising: It is the figure which simulated the electrical resistance formed. (a)は印加電流の流れを説明した斜視図であり、(b)は印加電流の流れを説明した断面図である。(A) is the perspective view explaining the flow of the applied electric current, (b) is sectional drawing explaining the flow of the applied electric current. 電気加熱式触媒コンバーター(EHC)の実施の形態2を説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining Embodiment 2 of an electrically heated catalyst converter (EHC). 電気加熱式触媒コンバーター(EHC)の実施の形態3を説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining Embodiment 3 of an electrically heated catalyst converter (EHC).

以下、図面を参照して、本発明の電気加熱式触媒コンバーターの実施の形態を説明する。なお、図示例は、電極が電極端子と電極膜とから構成される形態を示しているが、電極が電極端子のみからなる形態であってもよいことは勿論のことである。   Hereinafter, an embodiment of an electrically heated catalytic converter of the present invention will be described with reference to the drawings. Although the illustrated example shows a form in which the electrode is composed of the electrode terminal and the electrode film, it is needless to say that the electrode may be composed only of the electrode terminal.

(電気加熱式触媒コンバーターの実施の形態1)
図1は、本発明の電気加熱式触媒コンバーター(EHC)の実施の形態1を説明した模式図であり、図2は図1のII−II矢視図であり、図3は図1のIII−III矢視図であって、形成される電気抵抗を模擬した図である。
(Embodiment 1 of electric heating type catalytic converter)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating Embodiment 1 of an electrically heated catalytic converter (EHC) of the present invention, FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a view taken in the direction of arrow -III, simulating the electric resistance to be formed.

図示する電気加熱式触媒コンバーター10は、排ガスの排気系統、より具体的には、不図示のエンジン、電気加熱式触媒コンバーター10(EHC)、不図示の三元触媒コンバーター、および不図示のサブマフラーとメインマフラーが順に配され、相互に系統管で繋がれている排気系統内に組み込まれるものである。エンジンを始動させた際に、可及的速やかに電気加熱式触媒コンバーター10を構成する貴金属触媒を所定温度まで加熱昇温し、エンジンから流通してくる排ガスをこの貴金属触媒にて浄化し、電気加熱式触媒コンバーター10で浄化しきれなかった排ガスはその下流に位置する三元触媒浄化装置にて浄化されるようになっている。   The illustrated electrically heated catalytic converter 10 includes an exhaust gas exhaust system, more specifically, an unillustrated engine, an electrically heated catalytic converter 10 (EHC), an unillustrated three-way catalytic converter, and an unillustrated sub-muffler. And the main muffler are arranged in order, and are incorporated into an exhaust system that is connected to each other by a system pipe. When the engine is started, the precious metal catalyst constituting the electrically heated catalytic converter 10 is heated to a predetermined temperature as quickly as possible, and the exhaust gas flowing from the engine is purified by the precious metal catalyst. Exhaust gas that could not be purified by the heated catalytic converter 10 is purified by a three-way catalyst purification device located downstream thereof.

電気加熱式触媒コンバーター10は、金属製の外管6(金属ケース)、外管6の中空に不図示のマット(保持材)を介して固定され、不図示の触媒コート層をセル壁1aの表面に具備するハニカム構造の基材1、基材1の表面に配設されて一対の電極を構成する電極膜2,2とその内側に配設された電極端子3,3、それぞれの電極端子3,3に装着された外部電極4,4と外部電極4,4間を繋ぐケーブル5aおよびケーブル5aの途中に介在する電源5bからなる外部回路5、からその全体が大略構成されている。   The electrically heated catalytic converter 10 is fixed to a hollow of the metal outer tube 6 (metal case) and the outer tube 6 via a mat (holding material) (not shown), and a catalyst coat layer (not shown) is attached to the cell wall 1a. A base material 1 having a honeycomb structure provided on the surface, electrode films 2 and 2 constituting a pair of electrodes disposed on the surface of the base material 1, and electrode terminals 3 and 3 disposed on the inner side thereof, each electrode terminal 3 and 3 is generally composed of an external circuit 4 composed of external electrodes 4 and 4 and a cable 5a connecting the external electrodes 4 and 4 and a power source 5b interposed in the middle of the cable 5a.

外管6はその内部に発熱性の基材1を収容できる中空を有する筒状を呈しており、収容される基材1は円柱状であり、不図示のマットによって相互に相補的な形状(相似円形状)の外管6に対して基材1は強固に固定される。   The outer tube 6 has a hollow cylindrical shape in which the exothermic base material 1 can be accommodated, and the accommodated base material 1 has a cylindrical shape and is mutually complementary by a mat (not shown) The base material 1 is firmly fixed to the outer tube 6 having a similar circular shape.

基材1は、SiCやSiC/Siの2元素系の複合材料の焼成体などから構成され、さらには、以下で説明する新規の複合材料から構成できる。また、基材1には多数のセル壁1aからなるハニカム構造の排ガス流路が形成され、セル壁1aには不図示の触媒コート層が形成されている。この触媒コート層は、アルミナ(Al2O3)等の酸化物にパラジウム(Pd)やロジウム(Rh)、白金(Pt)等の白金族元素や白金族元素化合物、あるいはそれ以外の貴金属やその化合物をアルミナやセリアジルコニア系の複合酸化物(CeO2−ZrO2)に担持させ、これをアルミナゾルや水とともに調整してなるスラリーを基材骨格に対し、含浸法やイオン交換法、ゾルゲル法、ウォッシュコート法などを適用して形成したものである。 The base material 1 is composed of a sintered body of a composite material of SiC or SiC / Si two-element system, and can be composed of a novel composite material described below. The base material 1 is formed with an exhaust gas flow path having a honeycomb structure composed of a large number of cell walls 1a, and a catalyst coat layer (not shown) is formed on the cell walls 1a. This catalyst coat layer is composed of oxides such as alumina (Al 2 O 3 ), platinum group elements such as palladium (Pd), rhodium (Rh), platinum (Pt), platinum group element compounds, or other noble metals and their The compound is supported on alumina or ceria zirconia-based composite oxide (CeO 2 -ZrO 2 ), and a slurry obtained by adjusting this with alumina sol or water is impregnated, ion exchange, sol-gel, It is formed by applying a wash coat method or the like.

排ガスの排気系統の上流側から流下してきた(X方向)排ガスは、多数のセル壁1aから構成された排ガス流路を流通する過程で貴金属触媒の活性によって浄化され、浄化された排ガスは電気加熱式触媒コンバーター10から排気系統の下流側に流通していく。   The exhaust gas that has flowed down from the upstream side of the exhaust gas exhaust system (X direction) is purified by the activity of the noble metal catalyst in the process of flowing through the exhaust gas flow path composed of a large number of cell walls 1a, and the purified exhaust gas is electrically heated. It flows from the catalytic converter 10 to the downstream side of the exhaust system.

基材1の表面のうち、直径方向に位置する上下一対の電極形成箇所には電極膜2が形成され、電極膜2に開設された開口2aを介して電極端子3が基材1の表面に固定されている。具体的には、電極端子3の下面を基材1の曲率を有する曲面に形成しておき、電極端子3と同組成のセラミックペーストをこの下面と基材1の界面に塗工し、焼成することによって、セラミック素材の基材1と電極端子3が接合される。なお、電極端子3の抵抗は、基材よりも低く、熱膨張係数は基材1と同程度であるのが望ましい。   An electrode film 2 is formed at a pair of upper and lower electrodes formed in the diameter direction on the surface of the base material 1, and the electrode terminal 3 is placed on the surface of the base material 1 through an opening 2 a formed in the electrode film 2. It is fixed. Specifically, the lower surface of the electrode terminal 3 is formed into a curved surface having the curvature of the substrate 1, and a ceramic paste having the same composition as the electrode terminal 3 is applied to the interface between the lower surface and the substrate 1 and fired. Thus, the base material 1 made of a ceramic material and the electrode terminal 3 are joined. In addition, it is desirable that the resistance of the electrode terminal 3 is lower than that of the base material and that the thermal expansion coefficient is about the same as that of the base material 1.

電極端子3には外部電極4が装着され、上下2つの外部電極4,4に電源5bが介在するケーブル5aが繋がれて外部回路5を形成している。   An external electrode 4 is attached to the electrode terminal 3, and a cable 5 a having a power source 5 b interposed between the upper and lower external electrodes 4, 4 is connected to form an external circuit 5.

ここで、基材1における電流パスの概要を図4を参照して説明する。図4(a)は印加電流の流れを説明した斜視図であり、図4(b)は印加電流の流れを説明した断面図である。エンジン始動の際に電源5bをON制御すると、基材1の中央に位置する電極端子3,3に通電され(Y1方向)、図4(b)で示すように基材1の断面内の直径経路を流れるパス(Y5方向)と、電極端子3の周囲の電極膜2を介して(Y2方向)基材1の断面内を直線的に流れ(Y6方向)、対向する側の電極膜2を介して(Y3方向)対向する電極端子3に流通する(Y4方向)パスが形成される。   Here, the outline of the current path in the substrate 1 will be described with reference to FIG. 4A is a perspective view illustrating the flow of the applied current, and FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the flow of the applied current. When the power source 5b is ON-controlled at the time of starting the engine, the electrode terminals 3 and 3 located in the center of the base material 1 are energized (Y1 direction), and the diameter in the cross section of the base material 1 as shown in FIG. Flows linearly in the cross section of the substrate 1 (Y6 direction) through the path flowing in the path (Y5 direction) and the electrode film 2 around the electrode terminal 3 (Y2 direction), and passes through the electrode film 2 on the opposite side. Thus, a path (Y4 direction) is formed that circulates through the opposing electrode terminals 3 (Y4 direction).

このように、電極膜2は、電流の拡散機能を有しており、基材1全体における可及的に均等な通電を図り、等量電流の拡散と整流を図るものである。   As described above, the electrode film 2 has a current diffusion function, and conducts as much current as possible in the entire base material 1 to achieve equal current diffusion and rectification.

なお、外管6と基材1の間に介層される不図示の絶縁性のマットは、絶縁性のほかにも耐熱性や強度に優れたアルミナ等を素材とするセラミックス繊維シートから形成することができる。   The insulating mat (not shown) interposed between the outer tube 6 and the base material 1 is formed of a ceramic fiber sheet made of alumina or the like having excellent heat resistance and strength in addition to insulating properties. be able to.

しかし、図4(b)から明らかなように、断面円形の基材1内で形成される電流パスは部位ごとにパス長さが相違しており(基材1の中央位置のパス長さが最も長く、その径方向外側へいくにつれてパス長さが短くなる)、このことは、部位ごとに電気抵抗が相違していることを意味している。そして、この電気抵抗の相違に起因して基材1内における昇温が均一に制御できないという問題が生じ得る。   However, as is apparent from FIG. 4B, the current paths formed in the substrate 1 having a circular cross section have different path lengths for each part (the path length at the center position of the substrate 1 is different). This is the longest and the path length becomes shorter as it goes outward in the radial direction), which means that the electrical resistance is different for each part. And the problem that the temperature rising in the base material 1 cannot be controlled uniformly may arise due to the difference in the electric resistance.

そこで、図示する電気加熱式触媒コンバーター10では、図2、3で示すように、基材1内において、電極端子3の近傍位置には長さの長い(長さ:t1)のリード電極7Aを配設し、それよりも外側には相対的に長さの短いリード電極7Bをリード電極7Aから所定の間隔を置いて配設し、これら複数の長さの異なるリード電極7A,7Bによって、電極膜2の左右端部より内側の領域A(図3参照)において、全ての部位で電極間距離をt3に統一し、この電極間距離t3で形成される電気抵抗Rを同一のものとなるように調整している。なお、調整対象の領域は図示例の領域Aに限定されるものではなく、基材1の円形断面の全断面であってもよい。また、リード電極の配設位置や基数も図示例に何等限定されるものではない。   Therefore, in the illustrated electrically heated catalytic converter 10, as shown in FIGS. 2 and 3, the lead electrode 7 </ b> A having a long length (length: t <b> 1) is provided in the vicinity of the electrode terminal 3 in the substrate 1. A lead electrode 7B having a relatively short length is disposed outside the lead electrode 7A at a predetermined interval from the lead electrode 7A, and the plurality of lead electrodes 7A and 7B having different lengths are used to form an electrode. In the region A (see FIG. 3) inside the left and right end portions of the film 2, the distance between the electrodes is unified to t3 in all the parts, and the electric resistance R formed by the distance between the electrodes t3 is the same. It is adjusted to. Note that the adjustment target region is not limited to the region A in the illustrated example, and may be the entire cross-section of the circular cross-section of the substrate 1. Further, the arrangement position and the number of the lead electrodes are not limited to the illustrated example.

ここで、リード電極7A,7Bは、座ぐり溝7aとここに収容される電極体7bから構成されている。   Here, the lead electrodes 7A and 7B are composed of a counterbore groove 7a and an electrode body 7b accommodated therein.

その形成方法は、基材1の製作段階で各部位に対応した長さの複数(図示例では4つ)の座ぐり溝7aを予め形成しておき、電極膜2を形成する際のペーストを座ぐり溝7aに注ぎ込んで焼成することにより、電極体7bを形成することができる。また、予め座ぐり溝7aに収容される形状および寸法で製作された電極体7bを座ぐり溝7aに挿入することで、座ぐり溝7a内に電極体7bを形成することもできる。   The forming method is such that a plurality of (four in the illustrated example) counterbore grooves 7a having a length corresponding to each part are formed in advance in the manufacturing stage of the base material 1, and a paste for forming the electrode film 2 is used. The electrode body 7b can be formed by pouring into the spot facing groove 7a and firing. Moreover, the electrode body 7b can also be formed in the counterbore groove 7a by inserting the electrode body 7b manufactured in the shape and dimension previously accommodated in the counterbore groove 7a into the counterbore groove 7a.

なお、リード電極が発熱体とならないようにするべく、電極体7bは基材1の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率を有しているのが望ましい。   In order to prevent the lead electrode from becoming a heating element, it is desirable that the electrode body 7 b has a volume resistivity smaller than the volume resistivity of the substrate 1.

(電気加熱式触媒コンバーターの実施の形態2)
図5は電気加熱式触媒コンバーター(EHC)の実施の形態2を説明した模式図である。同図で示す電気加熱式触媒コンバーター10Aは、抵抗の異なる2種類の電極膜2A,2Bから電極膜を形成したものであり、電極端子3側の中央側の電極膜2Aを相対的に低抵抗の電極膜としたものである。なお、図面から明らかでないが、中央側の電極膜2Aの両側にそれぞれ電極膜2Bが配設された3帯構造の電極膜となっている。
(Embodiment 2 of electric heating type catalytic converter)
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the second embodiment of the electrically heated catalytic converter (EHC). The electric heating type catalytic converter 10A shown in the figure is formed by forming an electrode film from two types of electrode films 2A and 2B having different resistances, and the electrode film 2A on the center side on the electrode terminal 3 side has a relatively low resistance. Electrode film. Although not apparent from the drawings, the electrode film has a three-band structure in which the electrode films 2B are disposed on both sides of the center-side electrode film 2A.

電流が流入および流出してくる電極端子3側の電極膜2Aをその外側の電極膜2Bに比して相対的に低抵抗に調整したことにより、電流の広範囲への拡散を促進することができる。   By adjusting the electrode film 2A on the electrode terminal 3 side where the current flows in and out to a relatively low resistance compared to the electrode film 2B on the outer side, diffusion of the current over a wide range can be promoted. .

電気加熱式触媒コンバーター10Aでは、基材1の内部に形成された不図示の複数のリード電極と図示する電極膜2A,2Bの双方の構成によって基材1の所望範囲における電気抵抗の均一化が図られるものであり、また、このような均一化が図られるように、電極膜2A,2Bの抵抗値や複数のリード電極のそれぞれの長さの調整がおこなわれる。   In the electrically heated catalytic converter 10A, the electric resistance in the desired range of the substrate 1 is made uniform by the configuration of both the lead electrodes (not shown) formed inside the substrate 1 and the electrode films 2A and 2B shown. In addition, the resistance values of the electrode films 2A and 2B and the lengths of the plurality of lead electrodes are adjusted so as to achieve such uniformity.

(電気加熱式触媒コンバーターの実施の形態3)
図6は電気加熱式触媒コンバーター(EHC)の実施の形態3を説明した模式図である。図示する電気加熱式触媒コンバーター10Bでは、中央の電極膜2Cから放射方向にテーパー状に大寸法となるように2つの電極膜2D,2Eを電極膜2Cの両側に配設したものである。
(Embodiment 3 of electric heating type catalytic converter)
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining Embodiment 3 of an electrically heated catalytic converter (EHC). In the electric heating type catalytic converter 10B shown in the figure, two electrode films 2D and 2E are disposed on both sides of the electrode film 2C so as to have a large dimension in a tapered shape in the radial direction from the center electrode film 2C.

この電極膜構成では、電流が、基材中心部を流れる電流パスと、陽極から基材側面を放射線上に流れ、基材の内部を流れ、陰極に向けて基材側面を流れるパスとの合成抵抗にて各部の電気抵抗が決定される。なお、図示する電気加熱式触媒コンバーター10Bにおいても、基材1の内部に形成された不図示の複数のリード電極と図示する電極膜2C,2Dおよび2Eの双方の構成によって基材1の所望範囲における電気抵抗の均一化が図られるものであり、また、このような均一化が図られるように、電極膜2C,2Dおよび2Eの抵抗値や複数のリード電極のそれぞれの長さの調整がおこなわれる。   In this electrode film configuration, a current is combined with a current path that flows through the center of the substrate, and a path that flows from the anode to the side of the substrate on the radiation, flows through the inside of the substrate, and flows toward the cathode on the side of the substrate. The electric resistance of each part is determined by the resistance. Also in the illustrated electrically heated catalytic converter 10B, the desired range of the substrate 1 is determined by the configuration of both the unillustrated lead electrodes formed inside the substrate 1 and the illustrated electrode films 2C, 2D and 2E. The electric resistances of the electrode films 2C, 2D, and 2E and the lengths of the plurality of lead electrodes are adjusted so that the electric resistance can be made uniform. It is.

電気加熱式触媒コンバーター10Bによれば、中心から放射線状に徐々に伝熱しながら、基材1の均等加熱を図ることができる。   According to the electrically heated catalytic converter 10B, the substrate 1 can be uniformly heated while gradually transferring heat radially from the center.

また、図示を省略するが、電極端子3の根元の周囲に不図示の台座を配設し、電極端子3と台座の双方の下面が基材の曲率を備えていて、これらの下面と基材1の表面の界面に電極膜と同素材のペーストを介して接合する形態であってもよい。   Although not shown, a pedestal (not shown) is disposed around the base of the electrode terminal 3, and the lower surfaces of both the electrode terminal 3 and the pedestal have the curvature of the base material. 1 may be bonded to the interface of the surface of the electrode 1 via the paste of the same material as the electrode film.

また、基材1と電極端子3の間の高い接合強度を得るために、基材1の電極端子3取付け箇所に不図示の座ぐり部を設け、この座ぐり部に電極端子3の下端を収容して双方を接合する形態であってもよい。なお、この形態においては、電極端子3と座ぐり部の底面との接合に関し、基材1にはハニカム構造を反映した凸凹が存在することから、ペーストを座ぐり部に充分に充填し、かつ界面に均一分散させた後に接合することで、界面での接合強度を効果的に向上させることができる。また、この形態による構造では、座ぐり部の側面にて電極端子3の側面を支持できることから、接合部の曲げ強度の向上にも繋がる。さらに、電極端子3に凸凹を形成して座ぐり部と接合させることにより、電極端子3の軸方向の回転応力への強度向上を図ることができるとともに、座ぐり部と電極端子3の接合面積がさらに拡大することで、引張強度や曲げ強度が同時に向上する。   Further, in order to obtain a high bonding strength between the base material 1 and the electrode terminal 3, a counterbore portion (not shown) is provided at the electrode terminal 3 attachment portion of the base material 1, and the lower end of the electrode terminal 3 is provided at the counterbore portion. The form which accommodates and joins both may be sufficient. In this embodiment, regarding the bonding between the electrode terminal 3 and the bottom surface of the spot facing portion, the base material 1 has unevenness reflecting the honeycomb structure, so that the paste is sufficiently filled in the spot facing portion, and By bonding after uniformly dispersing at the interface, the bonding strength at the interface can be effectively improved. Moreover, in the structure by this form, since the side surface of the electrode terminal 3 can be supported by the side surface of a spot facing part, it leads also to the improvement of the bending strength of a junction part. Furthermore, by forming unevenness on the electrode terminal 3 and bonding it to the counterbore part, it is possible to improve the strength against the rotational stress in the axial direction of the electrode terminal 3 and to join the counterbore part to the electrode terminal 3. Further expanding the tensile strength and bending strength at the same time.

また、SUS板、円柱SUSリード、角柱SUSリードなどの不図示の外部リードが電極端子3の端面に設けられたスリットや座ぐり溝に取付けられた形態の電極であってもよい。電極端子3と外部リードとは、ロウ材を用いて接合することができるが、形成された接合部が約700(℃)以上に曝されることに鑑み、ロウ材はその温度域で耐熱性のあるAg-Cuロウ材(例えば、Bag8(Ag-Cu)、TKC711(Ag-Cu-Ti))を用いるのがよい。   Alternatively, an electrode in a form in which an external lead (not shown) such as a SUS plate, a cylindrical SUS lead, or a prismatic SUS lead is attached to a slit or a counterbore provided on the end face of the electrode terminal 3 may be used. The electrode terminal 3 and the external lead can be joined using a brazing material, but the brazing material is heat resistant in the temperature range in view of the formed joint being exposed to about 700 (° C.) or more. It is preferable to use an Ag—Cu brazing material (for example, Bag8 (Ag—Cu), TKC711 (Ag—Cu—Ti)).

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

1…ハニカム構造の基材、1a…セル壁、1A…分割体、2,2A,2B,2C,2D,2E…電極膜、3…電極端子、4…外部電極、5…外部回路、5a…ケーブル、5b…電源、6…外管(金属ケース)、7A,7B…リード電極、7a…座ぐり溝、7b…電極体、10,10A,10B…電気加熱式触媒コンバーター(EHC)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Honeycomb structure base material, 1a ... Cell wall, 1A ... Divided body, 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E ... Electrode film, 3 ... Electrode terminal, 4 ... External electrode, 5 ... External circuit, 5a ... Cable, 5b ... Power source, 6 ... Outer tube (metal case), 7A, 7B ... Lead electrode, 7a ... Counterbore groove, 7b ... Electrode body, 10, 10A, 10B ... Electric heating type catalytic converter (EHC)

Claims (3)

円柱状で触媒コート層を備えたハニカム構造の基材と、
前記基材の表面であって該基材の直径方向の対向位置に形成された一対の電極と、
一対の電極を繋ぐケーブルと、該ケーブル間に介在する電源とからなる外部回路と、から構成される電気加熱式触媒コンバーターにおいて、
前記基材の内部のうち、それぞれの前記電極に対応する領域には他方の電極側へ延びて長さの異なる複数のリード電極が配されており、電極の中央側に位置するリード電極から外側に位置するリード電極に向かってリード電極の長さが短くなっており、このリード電極の長さの調整によって基材内の一部もしくは全部の電気抵抗が同一もしくは略同一に調整されており、
前記電極は、電極端子と、該電極端子の周囲の基材の表面に配された電極膜とからなり、
前記電極膜は、中央の電極膜と、該中央の電極膜から放射方向に配設されて、平面形状がテーパー部を有して該中央の電極膜に比して平面寸法が大寸法となっている2つの電極膜と、から形成されている電気加熱式触媒コンバーター。
A cylindrical substrate with a catalyst coat layer and a honeycomb structure;
A pair of electrodes formed on the surface of the substrate at opposite positions in the diameter direction of the substrate;
In an electrically heated catalytic converter composed of a cable connecting a pair of electrodes and an external circuit consisting of a power source interposed between the cables,
Within the base material, a plurality of lead electrodes extending to the other electrode side and having different lengths are arranged in regions corresponding to the respective electrodes, and the outside from the lead electrode located on the center side of the electrode The length of the lead electrode is shortened toward the lead electrode located at the position, and by adjusting the length of the lead electrode, part or all of the electrical resistance in the substrate is adjusted to be the same or substantially the same,
The electrode consists of an electrode terminal and an electrode film disposed on the surface of the base material around the electrode terminal,
The electrode film is disposed in the radial direction from the central electrode film and the central electrode film, and the planar shape has a tapered portion, and the planar dimension is larger than that of the central electrode film. An electrically heated catalytic converter formed from two electrode films.
前記リード電極は、基材に形成された座ぐり溝と、該座ぐり溝に収容された電極体から構成されている請求項に記載の電気加熱式触媒コンバーター。 The electric heating catalytic converter according to claim 1 , wherein the lead electrode includes a counterbored groove formed in the base material and an electrode body accommodated in the counterbored groove. 前記電極体は前記基材の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率を有している請求項1または2に記載の電気加熱式触媒コンバーター。 The electric heating catalytic converter according to claim 1 or 2 , wherein the electrode body has a volume resistivity smaller than a volume resistivity of the substrate.
JP2012206275A 2012-09-19 2012-09-19 Electric heating type catalytic converter Active JP6015278B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012206275A JP6015278B2 (en) 2012-09-19 2012-09-19 Electric heating type catalytic converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012206275A JP6015278B2 (en) 2012-09-19 2012-09-19 Electric heating type catalytic converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014062467A JP2014062467A (en) 2014-04-10
JP6015278B2 true JP6015278B2 (en) 2016-10-26

Family

ID=50617913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012206275A Active JP6015278B2 (en) 2012-09-19 2012-09-19 Electric heating type catalytic converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6015278B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6517727B2 (en) 2016-05-02 2019-05-22 トヨタ自動車株式会社 Electrically heated catalytic converter and method of manufacturing the same
JP6717280B2 (en) * 2017-10-17 2020-07-01 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP6905929B2 (en) * 2017-12-15 2021-07-21 日本碍子株式会社 Honeycomb structure
US11215096B2 (en) 2019-08-21 2022-01-04 Corning Incorporated Systems and methods for uniformly heating a honeycomb body
JP7279609B2 (en) * 2019-10-09 2023-05-23 トヨタ自動車株式会社 Electric heating catalyst device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5654999B2 (en) * 2009-10-07 2015-01-14 日本碍子株式会社 Honeycomb structure
JP5658233B2 (en) * 2010-03-31 2015-01-21 日本碍子株式会社 Honeycomb structure
EP2554265B1 (en) * 2010-03-31 2017-07-26 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb structure
JP5636900B2 (en) * 2010-11-18 2014-12-10 トヨタ自動車株式会社 Electric heating type catalyst
WO2012086817A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 日本碍子株式会社 Honeycomb structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014062467A (en) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6716488B2 (en) Conductive honeycomb structure
JP5692198B2 (en) Honeycomb structure
JP6131980B2 (en) Electric heating type catalytic converter
JP5617764B2 (en) Honeycomb structure and electrically heated catalyst device
JP6015278B2 (en) Electric heating type catalytic converter
JP6161685B2 (en) Electrical connection structure of a plurality of sheet metal layers of an electrically heatable honeycomb body, and related honeycomb body
JP2012092820A (en) Honeycomb structure and electric heating type catalyst device
KR102180483B1 (en) Electrically heated catalyst device
US11118493B2 (en) Electric heating type support and exhaust gas purifying device
RU2593862C2 (en) Device for cleaning exhaust gases
US10287942B2 (en) Honeycomb type heating device and method for using the same
US10301992B2 (en) Heater and honeycomb structure including heater
JP2013158714A (en) Electrically heated catalyst device
JP7155054B2 (en) Electrically heated carrier and exhaust gas purification device
JP5531925B2 (en) Electric heating type catalyst
JP7448632B2 (en) Electrically heated converters and electrically heated carriers
JP2020040023A (en) Carrier for electrical heating type catalyst and exhaust gas purification device
JP6102674B2 (en) Electric heating type catalyst equipment
JP7445742B2 (en) Electrically heated converter and method for manufacturing the electrically heated converter
JP2022093013A (en) Electric heating type carrier and exhaust emission control system
JP7453032B2 (en) Exhaust gas purification device and electrically heated carrier with conductor
US20240172332A1 (en) Electrically heating support
JP2022135885A (en) Honeycomb structure, electrically heated carrier, and exhaust gas purification device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160912

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6015278

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151