電加熱催化劑裝置及其制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電加熱催化劑裝置及其制造方法。
【背景技術】
[0002]近年來，EHC(電加熱催化劑)裝置作為對從汽車等的引擎等排出的排放氣體進行凈化的排氣凈化裝置而一直吸引注意力。在EHC裝置中，即使在排放氣體的溫度低并且因此不能容易地激活催化劑(如緊接在啟動引擎之后)的這種條件下，通過電加熱并強制激活催化劑仍有可能提高排放氣體的凈化效率。應當注意到，通過催化反應來去除排放氣體中所含有的未燃的HC (碳氫化合物)、CO (—氧化碳)、NOx (氮氧化物)等。
[0003]日本未審查專利申請公開第2013-136997號公開了一種EHC裝置，在該EHC裝置中，在具有蜂窩結構并支持諸如鉑和鈀的催化劑的圓柱催化劑支持體的外表面上，在催化劑支持體的軸向上延伸的一對表面電極彼此相對地設置。在圓周方向上延伸的多個梳齒狀配線連接至表面電極中的每個，并且經由梳齒狀配線將電流供應至表面電極。
[0004]由于EHC裝置被設置在汽車等的排氣路徑上，因而上述表面電極和配線由具有優良的耐熱性、高溫下的抗氧化性、排放氣體氛圍中的耐腐蝕性等等以及優良的導電性的金屬材料構成。同時，關于用于上述催化劑支持體的材料，使用如SiC(碳化硅)的陶瓷材料。因此，當EHC裝置被電加熱時，由于形成表面電極和配線的金屬材料的線性膨脹系數與形成催化劑支持體的陶瓷材料的線性膨脹系數之間的差異而引起熱應力發生。
[0005]在日本未審查專利申請公開第2013-136997號的圖1和圖2中公開的EHC裝置中，通過使用按鈕狀固定層而將梳齒狀配線中的每個固定至表面電極，從而減小熱應力。進一步地，由于在催化劑支持體的軸向上從表面電極的一個端部到另一個端部彼此平行地布置梳齒狀配線，因而電流在表面電極中的催化劑支持體的軸向上展開，并且因此整個催化劑支持體可被加熱。
【發明內容】
[0006]發明人已經發現上述電加熱催化劑裝置中的以下問題。圖8是用于闡述本發明要解決的問題的圖，并且是當從相關技術電加熱催化劑裝置的表面電極的正上方觀看的相關技術電加熱催化劑裝置的示例的平面圖。如圖8中所示，在催化劑支持體的軸向上延伸的表面電極20形成在圓柱催化劑支持體10的外表面上。由按鈕狀固定層40將包括在圓周方向上延伸的多個梳齒狀配線31的配線部件30固定至表面電極20。包括配線部件30的圓柱催化劑支持體10整個地被柔性的墊子50覆蓋。
[0007]在該相關技術中的電加熱催化劑裝置中，如圖8中所示，由于溫度的反復上升和下降而引起在催化劑支持體的軸向上定位在配線部件30的兩個端部的梳齒狀配線31傾向于在其基部附近(在具有根部32的邊界附近)斷裂。下文中闡述導致該問題的假設機制。
[0008]圖9是沿著圖8中的線IX-1X截取的截面，并且示出了當溫度已上升和下降時配線部件30的根部32的形變。覆蓋有墊子50的催化劑支持體10被按壓到外圓柱體70中。因此，如圖9的上部中所示，盡管梳齒狀配線31的根部32未被固定至催化劑支持體10，仍由墊子50將根部32按壓到催化劑支持體10上并且從而限制在催化劑支持體10上。同時，在墊子50中形成用于允許配線部件30的拉出部33被拉出到外部的開口 51。因此，在催化劑支持體的軸向上延伸的根部32沒有被墊子50限制在其中央部分中。
[0009]如圖9的中部中所示，當溫度已上升時，根部32向內(向其中央部分)膨脹，因為根部32的端部受墊子50限制并且無法向外移動。因此，根部32的中央部分從催化劑支持體10上升。接下來，如圖9的下部中所示，即使當溫度已下降時，根部32的中央部分(由于升高的溫度而引起該中央部分處于升高狀態)也不被拉到定位于墊子50下方的其原來的地方。因此，根部32的定位于墊子50下方的部分向內收縮，并且因此根部32的端部從原來設置根部32的多個地方向內移動。應當注意到，根部32已關于墊子50而滑動。進一步地，滑動的量根據沿著根部32的位置而變化。即，沿著根部32的位置越接近其任一末端端部，滑動的量就變得越大。隨著溫度的上升和下降反復，這種現象增加。
[0010]本發明是鑒于上述情況而做出的，并且其目的在于提供能夠防止在催化劑支持體的軸向上定位在配線部件的兩個端部處的梳齒狀配線在其基部附近斷裂的電加熱催化劑
目.0
[0011]根據本發明的一個方面的電加熱催化劑裝置包括:
[0012]催化劑支持體，支持催化劑；
[0013]表面電極，設置在催化劑支持體的外表面上，表面電極在催化劑支持體的軸向上延伸；
[0014]配線部件，包括在催化劑支持體的軸向上延伸的根部、以及在催化劑支持體的圓周方向上從根部延伸的梳齒狀配線，梳齒狀配線被固定至表面電極；
[0015]外圓柱體，覆蓋催化劑支持體的外表面；以及
[0016]保持部件，保持催化劑支持體，保持部件被壓緊在催化劑支持體和外圓柱體之間，其中，
[0017]催化劑支持體通過經由表面電極和配線部件饋送電流來加熱，以及
[0018]在覆蓋有保持部件的配線部件的根部中形成至少多個通孔或多個突出部。
[0019]由于在覆蓋有保持部件的配線部件的根部中形成至少多個通孔或多個突出部，抑制了根部關于保持部件的滑動。因此，可抑制由溫度的反復上升和下降導致的根部的兩個端部的向內偏移。因此，可以防止在催化劑支持體的軸向上定位在配線部件的兩個端部的梳齒狀配線在其基部附近斷裂。
[0020]優選地，多個通孔或多個突出部從配線部件的中央部分向配線部件的兩個端部布置在催化劑支持體的軸向上的一行中。利用該配置，可更有效地抑制上述的梳齒狀配線在其基部附近的斷裂。
[0021]進一步地，優選地，隨著相鄰通孔或相鄰突出部之間的間隔的位置在催化劑支持體的軸向上從配線部件的中央部分離開并且更接近配線部件的任一個端部，相鄰通孔或相鄰突出部之間的間隔變得更窄。利用該配置，可更有效地抑制上述的梳齒狀配線在其基部附近的斷裂。
[0022]進一步地，優選地，在根部上方，在保持部件中形成用于允許配線部件被拉出的開口。在該情況下，本發明尤其有效。
[0023]根據本發明的另一方面的電加熱催化劑裝置的制造方法包括:
[0024]在支持催化劑的催化劑支持體的外表面上提供表面電極，表面電極在催化劑支持體的軸向上延伸；
[0025]將配線部件的梳齒狀配線固定至表面電極，配線部件包括在催化劑支持體的軸向上延伸的根部、以及在催化劑支持體的圓周方向上從根部延伸的梳齒狀配線；
[0026]以用于保持催化劑支持體的保持部件來覆蓋其上固定有配線部件的催化劑支持體的外表面；以及
[0027]將覆蓋有保持部件的催化劑支持體按壓到外圓柱體中，其中
[0028]在以保持部件覆蓋催化劑支持體的外表面之前，在要以保持部件覆蓋的配線部件的根部中形成至少多個通孔或多個突出部。
[0029]由于在以保持部件覆蓋催化劑支持體的外表面之前，在要被覆蓋保持部件的配線部件的根部中形成至少多個通孔或多個突出部，抑制了根部關于保持部件的滑動。因此，可抑制由溫度的反復上升和下降導致的根部的兩個端部的向內偏移。因此，可以防止在催化劑支持體的軸向上定位在配線部件的兩個端部的梳齒狀配線在其基部附近斷裂。
[0030]本發明可提供能夠防止在催化劑支持體的軸向上定位在配線部件的兩個端部的梳齒狀配線在其基部處或在其基部附近斷裂的電加熱催化劑裝置。
[0031]本發明的上面以及其他的目的、特征和優點將從下文給出的詳細描述和僅通過圖示的方式給出的附圖而變得被更全面地理解，并且因此不應被視為限制本發明。
【附圖說明】
[0032]圖1是根據第一示例性實施例的電加熱催化劑裝置的透視圖；
[0033]圖2是當從表面電極20的正上方觀看的圖1中所示的電加熱催化劑裝置的表面電極20的平面圖；
[0034]圖3是沿著圖2中的線II1-1II截取的電加熱催化劑裝置的橫向截面；
[0035]圖4是沿著圖2中的線IV-1V截取的截面，并且示出了當溫度已上升和下降時配線部件30的根部32的形變；
[0036]圖5是根據第一示例性實施例的修改示例的電加熱催化劑裝置的截面；
[0037]圖6是沿著圖2中的線V1-VI截取的截面，并且是形成固定層40的部分處的截面；
[0038]圖7是當從表面電極20的正上方觀看的根據第二示例性實施例的電加熱催化劑裝置的表面電極20的平面圖；
[0039]圖8是用于闡述本發明要解決的問題的圖，并且是當從表面電極的正上方觀看的相關技術電加熱催化劑裝置的示例的平面圖；以及
[0040]圖9是沿著圖8中的線IX-1X截取的截面，并且示出了當溫度