電加熱催化劑裝置及其制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)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(yōu)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(yōu)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(fā)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(fā)明內容】

[0006]發(fā)明人已經發(fā)現上述電加熱催化劑裝置中的以下問題。圖7是用于闡述本發(fā)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7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7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8是沿著圖7中的線VII1-VIII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8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8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8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(tài))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的地方向內移動。隨著溫度的上升和下降反復，這種現象增加。
[0010]圖9示出了相關技術電加熱催化劑裝置中的配線部件30的形變分析結果。圖9的上部示出了當溫度已上升時的配線部件30，而圖9的下部示出了當溫度已下降時的配線部件30。在圖9中，梳齒狀配線31中的每個的尖端受固定層40(未示出)限制，并且省略了每個梳齒狀配線31的定位于固定層40之外的部分的圖示。進一步地，簡化了墊子50對配線部件30的限制。然后，假設在圖9的上部所示的在升高的溫度下配線部件30的形狀與當配線部件30被附接至催化劑支持體時配線部件30的形狀相同。圖9的下部示出了由于溫度下降引起的收縮所導致的配線部件30的形變結果。如圖9的下部所示，在該相關技術電加熱催化劑裝置中，由于溫度下降引起的根部32的兩個端部的向內偏移大。
[0011]本發(fā)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.ο
[0012]根據本發(fā)明的一個方面的電加熱催化劑裝置包括:
[0013]催化劑支持體，支持催化劑；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]外圓柱體，覆蓋催化劑支持體的外表面；以及
[0017]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，
[0018]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
[0019]在配線部件的根部中形成在催化劑支持體的圓周方向上從外邊緣延伸的狹縫。
[0020]由于在配線部件的根部中形成在催化劑支持體的圓周方向上延伸的狹縫，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處或在其基部附近斷裂。
[0021]狹縫優(yōu)選地包括在梳齒狀配線側上從外邊緣在催化劑支持體的圓周方向上延伸的第一狹縫、以及在與梳齒狀配線相對的側上從外邊緣在催化劑支持體的圓周方向上延伸的第二狹縫。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，第一和第二狹縫優(yōu)選地在催化劑支持體的軸向上從配線部件的中央部分向配線部件的端部以交替的方式布置在根部中。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。
[0023]進一步地，優(yōu)選地隨著狹縫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更接近配線部件的端部，第一和第二狹縫變得更長。利用該配置，可進一步有效地抑制上述的梳齒狀配線在其基部附近的斷裂。此外，電流可被均勻地供應至每個梳齒狀配線。
[0024]進一步地，優(yōu)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(fā)明尤其有效。
[0025]根據本發(fā)明的另一方面的電加熱催化劑裝置的制造方法包括:
[0026]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；
[0027]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