电加热式催化剂的制作方法

关联申请的相互参照

本申请基于2018年3月15日提出的日本专利申请第2018－48480号，在此援引其全部内容。

本公开涉及电加热式催化剂。

背景技术：

以往，已知有通过对担载着具有废气净化作用的催化剂的蜂窝构造体通电而使其发热、能够使催化剂活化的电加热式催化剂(electricallyheatedcatalyst：ehc)。电加热式催化剂被配设在车辆等的排气管并且与电源电路连接而构成高电压电路，所以需要确保电加热式催化剂和排气管的绝缘。但是，由于因排气环境特有的冷凝水及碳微粒子等的粒子状物质(particulatematter：pm)而电加热式催化剂与排气管之间的绝缘性下降，有可能过电流经由蜂窝构造体流入电源电路。例如，在专利文献1所公开的结构中，在排气管的内壁设置绝缘层，防止上述绝缘性的下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－84777号公报

技术实现要素：

在专利文献1所公开的结构中，考虑在排气管内发生了大量的冷凝水的情况或大量的pm堆积的情况，需要将绝缘层设在排气管的内壁的大范围。结果，导致成本的上升及制造难度的上升。此外，在溶解有具有导电性的物质的水导致蜂窝构造体受水的情况下，还有可能由于蜂窝构造体的电阻极度下降而在电源电路中流过过电流。此外，还可以考虑通过变更排气管的形状，抑制冷凝水等的滞留，使得冷凝水等不与蜂窝构造体接触。但是，在此情况下需要将排气管做成比以往复杂的形状，所以有可能导致因废气的流通效率的下降带来的压力损失的增加，引起发动机输出的下降。

本公开的目的是提供一种能够防止蜂窝构造体的绝缘性的下降并且防止发动机输出的下降的电加热式催化剂。

本公开的一技术方案是一种电加热式催化剂，构成为，具有蜂窝构造体，该电加热式催化剂被配设在废气流通的排气管，所述蜂窝构造体构成为，具有催化剂作用并且被通电而发热；上述蜂窝构造体具有区划形成多个单元的格部和将该格部的外周覆盖的外周部；上述格部的表面及上述外周部的表面构成为，维持与上述排气管的绝缘性。

在上述电加热式催化剂中，构成为，上述格部的表面及上述外周部的表面维持与上述排气管的绝缘性。由此，即使是在排气管内发生大量的冷凝水或堆积了大量的pm的情况，也能够维持蜂窝构造体的绝缘性，所以，与将绝缘层设在排气管的内壁的情况相比，抑制了成本的上升及制造难度的上升。此外，即使在由于溶解有具有导电性的物质的水而蜂窝构造体受水的情况下也能够维持绝缘性，所以能够防止在电源电路中流过过电流。进而，由于不需要为了防止蜂窝构造体的受水而变更排气管的形状，所以能够将配设该电加热式催化剂的排气管的形状做成简单的形状。结果，能够防止基于压力损失的增加的发动机输出的下降。

如以上这样，根据本公开，能够提供一种能够防止蜂窝构造体的绝缘性的下降并且防止发动机输出的下降的电加热式催化剂。

另外，权利要求书中记载的括号内的标号是表示与在后述的实施方式中记载的具体的技术手段的对应关系，而不是限定本公开的技术的范围。

附图说明

关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得更明确。

图1是表示具备实施方式1的电加热式催化剂的车辆的结构的概念图。

图2是表示实施方式1的电加热式催化剂的配置的概念图。

图3中(a)～(e)都是表示实施方式1的电加热式催化剂的配置的其他的概念图。

图4中(a)是实施方式1的蜂窝构造体的立体图，图4中(b)是格部放大图。

图5是实施方式1的电加热式催化剂的截面概念图。

图6是实施方式2的电加热式催化剂的截面概念图。

图7中(a)是图6的viia－viia线位置剖视图，图7中(b)是图6的viib－viib线位置剖视图。

图8是实施方式3的电加热式催化剂的截面概念图。

图9是实施方式4的电加热式催化剂的截面概念图。

图10中(a)是图9的xa－xa线位置剖视图，图10中(b)是图9的xb－xb线位置剖视图。

图11是变形形态1的电加热式催化剂的截面概念图。

图12是变形形态2的电加热式催化剂的截面概念图。

图13是变形形态3的电加热式催化剂的截面概念图。

图14是变形形态4的蜂窝构造体的格部放大图。

具体实施方式

(实施方式1)

使用图1～图5对上述电加热式催化剂的实施方式进行说明。

本实施方式的电加热式催化剂1具有蜂窝构造体10，该电加热式催化剂构成为，被配设在废气流通的排气管2中。

蜂窝构造体10构成为，具有催化剂作用并且被通电而发热。此外，蜂窝构造体10具有区划形成多个单元13的格部11、和将该格部11的外周11a覆盖的外周部12。并且，格部11的表面及外周部12的表面构成为，维持与排气管2的绝缘性。

以下，对本实施方式的电加热式催化剂1详细说明。

如图1所示，电加热式催化剂1被搭载在车辆100所具备的排气管2中。进而，在车辆100上设有向电加热式催化剂1施加电流的ehc电源电路6。此外，在车辆100中具备发动机110、ecu120、混合动力用变速箱130、逆变器140、高压电池150。混合动力用变速箱130具备发电机131、马达132、动力分割机构133。

在本实施方式中，电加热式催化剂1如图2所示，作为后催化剂(rearcatalyst：rrcat.)被设置在排气管2的水平的部分处。并且，在本实施方式中，电加热式催化剂1如图3中(a)所示，具备起到废气净化作用的蜂窝构造体10、废气过滤器3、排气温度传感器4、排气传感器5。废气过滤器3构成为，捕集pm，该废气过滤器3设在蜂窝构造体10的下游。

另外，电加热式催化剂1也可以是如图3中(b)所示那样不具备废气过滤器3的结构来代替图3中(a)所示的形态。此外，也可以如图3中(c)所示那样将废气过滤器3设在蜂窝构造体10的上游。此外，也可以如图3中(d)所示那样将电加热式催化剂1设在比图3中(a)所示的形态靠下游。此外，也可以如图3中(e)所示那样构成为将蜂窝构造体10二分割为上游侧和下游侧，仅上游侧的蜂窝构造体10与ehc电源电路连接而能够加热。

蜂窝构造体10担载有3元催化剂或nox还原催化剂，具有废气净化作用。如图4所示，蜂窝构造体10的外周部12匹配于排气管2的形状而呈圆筒形状，在其内侧设有格部11。由格部11形成多个单元13。单元13被形成为沿着排气管2中的废气的流动方向f(参照图5)延伸，从而形成蜂窝构造体10的废气流路。如图5所示，电加热式催化剂1具备用来将蜂窝构造体10与ehc电源电路6(参照图1)电连接的ehc连接部14、15。并且，在电加热式催化剂1与排气管2之间隔着绝缘性的垫7。

如图4所示，在格部11的表面及外周部12的表面的至少一部分上形成有绝缘层20。在本实施方式中，如图5所示，绝缘层20被形成在格部11的表面及外周部12的表面的全域，也被形成在ehc连接部14、15的表面上。绝缘层20的膜厚没有被特别限定，可以在维持蜂窝构造体10的绝缘性的范围内设定。

在本实施方式中，绝缘层20由将格部11的表面及外周部12的表面氧化处理而成的氧化覆膜构成。另外，绝缘层20也可以由设在格部11的表面及外周部12的表面的具有绝缘性的覆层构成。通过这些，能够容易地形成绝缘层20。

根据本实施方式的电加热式催化剂1，在排气管2内发生了大量的冷凝水的情况下等，水积存在重力方向y上的排气管2的底部，如图4所示，有该一部分的水l作用于电加热式催化剂1的蜂窝构造体10的情况。即使是在水l中溶解有具有导电性的物质的情况，也能够通过绝缘层20维持蜂窝构造体10与排气管2之间的绝缘性，所以能够防止在ehc电源电路6(参照图1)中流过过电流。此外，虽然没有图示，但即使是在蜂窝构造体10中堆积有大量的pm的情况，也能够维持蜂窝构造体10的绝缘性。在此情况下，也同样能够防止在ehc电源电路6(参照图1)中流过过电流。

此外，在本实施方式中，与将绝缘层20设在排气管2的内壁的情况相比，抑制了成本的上升及制造难度的上升。进而，由于不需要为了防止蜂窝构造体10的受水而变更排气管2的形状，所以能够将配设该电加热式催化剂1的排气管2的形状做成简单的形状。结果，在搭载有该电加热式催化剂1的车辆100中，能够防止基于压力损失的增加的发动机输出的下降。

此外，在本实施方式中，在格部11的表面的至少一部分及外周部12的表面的至少一部分上，设有用来维持与排气管2的绝缘性的绝缘层20。由此，能够容易地确保蜂窝构造体10的绝缘性，能够防止电加热式催化剂1的结构变得复杂。

如以上这样，本实施方式能够提供能够防止蜂窝构造体10的绝缘性的下降并且防止发动机输出的下降的电加热式催化剂1。

(实施方式2)

在实施方式1中，电加热式催化剂1作为uf/c(地板下变换器)设在排气管2的水平的部分(参照图2)处，但代之而在本实施方式中，如图6所示，电加热式催化剂1作为前催化剂(frontcatalyst：frcat.，参照图2)，在排气管2中被设置在以越是朝向下游越位于重力方向y的下方的方式倾斜的部分处。并且，在实施方式1中绝缘层20被形成在格部11及外周部12的全域，但在本实施方式中，代之而如图6所示，绝缘层20在与废气的流动方向f正交的截面中，被形成在从外周部12经过蜂窝构造体10的中心10c朝向与流动方向f平行的中心线10d直到规定长度h1、h2的区域中。并且，在图6所示的蜂窝构造体10的上游侧端部101，如图7中(a)所示，绝缘层20被形成在从外周部12朝向蜂窝构造体10的中心10c直到规定高度h1的区域中，在图6所示的蜂窝构造体10下游侧端部102，如图7中(b)所示，绝缘层20被形成在从外周部12朝向蜂窝构造体10的中心10c直到规定高度h2的区域中。在本实施方式中，高度h1、h2的大小在蜂窝构造体10的与流动方向f正交的截面中可以设为例如该截面的半径r的4分之1以上且小于半径r。

进而，在本实施方式中，如图6所示，绝缘层20被形成在流动方向f上的蜂窝构造体10的上游侧端部101及下游侧端部102。并且，下游侧端部102的绝缘层20距外周部12的高度h2比上游侧端部101的绝缘层20距外周部12的高度h1高。通常，排气管2越靠下游侧温度越低，越容易发生冷凝水。因此，通过以上游侧端部101及下游侧端部102的绝缘层20位于最下部12a的方式将电加热式催化剂1配设在排气管2中，绝缘层20被设置到蜂窝构造体10的下游侧与上游侧相比距最下部12a更高的位置。由此，在排气管2内在水l容易作用的部分处形成绝缘层20，所以能够更好地维持绝缘性。

进而，根据本实施方式，绝缘层20在排气管2的与废气的流动方向f正交的截面中，被形成在从外周部12朝向蜂窝构造体10的中心10c直到规定高度h1、h2的区域中。由此，蜂窝构造体10在包括中心10c的中央区域中不形成绝缘层20，所以蜂窝构造体10成为废气容易穿过，能够防止压力损失的增加而防止发动机输出的下降。

另外，在本实施方式中，可以对于与上述实施方式1同样的要素赋予相同的标号而省略其说明。并且，在本实施方式中也起到与上述实施方式1等同的作用效果。

(实施方式3)

在本实施方式中，如图8所示，绝缘层20被形成在蜂窝构造体10的上游侧端部101的全域。由此，即使从排气管2的上游朝向下游流动的pm大量堆积在蜂窝构造体10的上游侧端部101，也维持蜂窝构造体10与排气管2之间的绝缘性。此外，由于在蜂窝构造体10中能够使形成有绝缘层20的区域变得比较小，所以能够防止压力损失的增加从而防止发动机输出的下降。

(实施方式4)

在实施方式2中，绝缘层20从外周部12朝向中心10c形成在规定高度h1、h2的区域中，但代之而在本实施方式中，如图9、图10所示，在将电加热式催化剂1设置在排气管2中的状态下，绝缘层20被形成在从外周部12的最下部12a朝向中心线10d的直到规定高度h1、h2的区域中。

根据本实施方式的电加热式催化剂1，由于能够进一步减小形成有绝缘层20的区域，所以能够抑制压力损失的增加而防止发动机输出的下降。进而，由于电加热式催化剂1被配置在排气管2的下游侧向下方倾斜的部分处，所以水l特别容易作用于蜂窝构造体10的下游侧端部102的下方区域。并且，由于在该水l特别容易作用的部分上较大地形成绝缘层20，所以能够期待绝缘性的提高。

另外，作为变形形态1，也可以如图11所示那样，对于本实施方式如实施方式3所示那样在蜂窝构造体10的上游侧端部101的全域中还设置绝缘层20。根据该变形形态1，起到与实施方式4等同的作用效果，并且即使pm大量堆积在上游侧端部101，也能够维持电加热式催化剂1的绝缘性。

进而，作为变形形态2，也可以如图12所示那样，在将电加热式催化剂1设置在排气管2的水平的部分处的情况下，在将电加热式催化剂1设置在排气管2的状态下，将绝缘层20形成在从外周部12的最下部12a朝向经过中心10c的中心线10d直到规定高度h1的区域中，在蜂窝构造体10的上游侧端部101和下游侧端部102使绝缘层20的高度相同。

作为进一步的变形形态3，也可以如图13所示，对于图12所示的变形形态2的结构进一步在蜂窝构造体10的上游侧端部101的全域中设置绝缘层20。在变形形态1～3中也起到与本实施方式1同样的作用效果。

另外，作为变形形态4，蜂窝构造体10也可以如图14中(c)所示那样，具有由第1材料形成的第1材料形成部17和由导电性比第1材料低的第2材料形成的第2材料形成部18，绝缘层20由第2材料形成部18形成。根据变形形态4，由于在形成蜂窝构造体10的工序中能够形成绝缘层20，所以不需要另外设置形成绝缘层20的工序。另外，在该变形形态4中也起到与上述实施方式1～4等同的作用效果。

在该变形形态4的蜂窝构造体10的制作方法中，首先，准备第1材料和导电性比第1材料低的第2材料，如图14中(a)所示，成形为在由第1材料形成的格状的第1材料形成部17的内侧填充有由第2材料形成的第2材料形成部18的状态。然后，如图14中(b)所示，从第2材料形成部18将在格状的第1材料形成部17的内侧由该格子区划出的具有比第2材料形成部18的外形小一圈的形状的、相当于抜出部19的部分抜出。由此，如图14中(c)所示那样形成单元13，制作蜂窝构造体10。

本公开并不限定于上述各实施方式及变形形态，在不脱离其主旨的范围中能够对各种实施方式应用。例如，也可以做成将变形形态4的蜂窝构造体10替换为实施方式1～4及变形形态1～3的蜂窝构造体10的结构。

将本公开依据实施方式进行了记述，但应理解的是本公开并不限定于该实施方式或构造。本公开也包含各种的变形形态及等同范围内的变形。除此以外，各种的组合及形态，进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他的组合或形态也落入在本公开的范畴或思想范围中。