[发明专利]电加热催化剂装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电加热催化剂装置及其制造方法。

背景技术

近年来，EHC(电加热催化剂)装置作为对从汽车等的引擎等排出的排放气体进行净化的排气净化装置而一直吸引注意力。在EHC装置中，即使在排放气体的温度低并且因此不能容易地激活催化剂(如紧接在启动引擎之后)的这种条件下，通过电加热并强制激活催化剂仍有可能提高排放气体的净化效率。应当注意到，通过催化反应来去除排放气体中所含有的未燃的HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)、NOx(氮氧化物)等。

日本未审查专利申请公开第2013-136997号公开了一种EHC装置，在该EHC装置中，在具有蜂窝结构并支持诸如铂和钯的催化剂的圆柱催化剂支持体的外表面上，在催化剂支持体的轴向上延伸的一对表面电极彼此相对地设置。在圆周方向上延伸的多个梳齿状配线连接至表面电极中的每个，并且经由梳齿状配线将电流供应至表面电极。

由于EHC装置被设置在汽车等的排气路径上，因而上述表面电极和配线由具有优良的耐热性、高温下的抗氧化性、排放气体氛围中的耐腐蚀性等等以及优良的导电性的金属材料构成。同时，关于用于上述催化剂支持体的材料，使用如SiC(碳化硅)的陶瓷材料。因此，当EHC装置被电加热时，由于形成表面电极和配线的金属材料的线性膨胀系数与形成催化剂支持体的陶瓷材料的线性膨胀系数之间的差异而引起热应力发生。

在日本未审查专利申请公开第2013-136997号的图1和图2中公开的EHC装置中，通过使用按钮状固定层而将梳齿状配线中的每个固定至表面电极，从而减小热应力。进一步地，由于在催化剂支持体的轴向上从表面电极的一个端部到另一个端部彼此平行地布置梳齿状配线，因而电流在表面电极中的催化剂支持体的轴向上展开，并且因此整个催化剂支持体可被加热。

发明内容

发明人已经发现上述电加热催化剂装置中的以下问题。图8是用于阐述本发明要解决的问题的图，并且是当从相关技术电加热催化剂装置的表面电极的正上方观看的相关技术电加热催化剂装置的示例的平面图。如图8中所示，在催化剂支持体的轴向上延伸的表面电极20形成在圆柱催化剂支持体10的外表面上。由按钮状固定层40将包括在圆周方向上延伸的多个梳齿状配线31的配线部件30固定至表面电极20。包括配线部件30的圆柱催化剂支持体10整个地被柔性的垫子50覆盖。

在该相关技术中的电加热催化剂装置中，如图8中所示，由于温度的反复上升和下降而引起在催化剂支持体的轴向上定位在配线部件30的两个端部的梳齿状配线31倾向于在其基部附近(在具有根部32的边界附近)断裂。下文中阐述导致该问题的假设机制。

图9是沿着图8中的线IX-IX截取的截面，并且示出了当温度已上升和下降时配线部件30的根部32的形变。覆盖有垫子50的催化剂支持体10被按压到外圆柱体70中。因此，如图9的上部中所示，尽管梳齿状配线31的根部32未被固定至催化剂支持体10，仍由垫子50将根部32按压到催化剂支持体10上并且从而限制在催化剂支持体10上。同时，在垫子50中形成用于允许配线部件30的拉出部33被拉出到外部的开口51。因此，在催化剂支持体的轴向上延伸的根部32没有被垫子50限制在其中央部分中。

如图9的中部中所示，当温度已上升时，根部32向内(向其中央部分)膨胀，因为根部32的端部受垫子50限制并且无法向外移动。因此，根部32的中央部分从催化剂支持体10上升。接下来，如图9的下部中所示，即使当温度已下降时，根部32的中央部分(由于升高的温度而引起该中央部分处于升高状态)也不被拉到定位于垫子50下方的其原来的地方。因此，根部32的定位于垫子50下方的部分向内收缩，并且因此根部32的端部从原来设置根部32的多个地方向内移动。应当注意到，根部32已关于垫子50而滑动。进一步地，滑动的量根据沿着根部32的位置而变化。即，沿着根部32的位置越接近其任一末端端部，滑动的量就变得越大。随着温度的上升和下降反复，这种现象增加。

本发明是鉴于上述情况而做出的，并且其目的在于提供能够防止在催化剂支持体的轴向上定位在配线部件的两个端部处的梳齿状配线在其基部附近断裂的电加热催化剂装置。

根据本发明的一个方面的电加热催化剂装置包括：

催化剂支持体，支持催化剂；

表面电极，设置在催化剂支持体的外表面上，表面电极在催化剂支持体的轴向上延伸；

配线部件，包括在催化剂支持体的轴向上延伸的根部、以及在催化剂支持体的圆周方向上从根部延伸的梳齿状配线，梳齿状配线被固定至表面电极；