通電加熱式催化裝置及其制造方法
【專利摘要】一種通電加熱式催化裝置，其具備：載體，其含有陶瓷且擔(dān)載有催化劑；一對表面電極，其在載體的外周面彼此相對且沿載體的軸向延伸設(shè)置；以及布線，其從外部向表面電極供給電力，經(jīng)由表面電極對載體通電加熱。沿載體的軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)于表面電極。通過這樣的結(jié)構(gòu)，即使在表面電極上產(chǎn)生了載體周向的裂縫，也保持沿載體軸向的電流的傳遞。
【專利說明】通電加熱式催化裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及通電加熱式催化裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為凈化從汽車等的發(fā)動機(jī)排出的排氣氣體的排氣凈化裝置，通電加熱式催化裝置(EHC:Electrically Heated Catalyst)備受矚目。在EHC中，在像發(fā)動機(jī)剛發(fā)動后等那樣排氣氣體的溫度低、催化劑難以活化的條件下，通過通電加熱強(qiáng)行使催化劑活化，也能夠提高排氣氣體的凈化效率。
[0003]專利文獻(xiàn)I中公開的EHC具備:圓筒狀的載體，其擔(dān)載有鉬、鈀等催化劑并具有蜂巢構(gòu)造；以及與該載體電連接且在該載體的外周面彼此相對配置的一對表面電極。在該EHC中，在一對表面電極間對載體通電加熱，使被擔(dān)載于載體的催化劑活化。由此，通過催化反應(yīng)凈化在載體中通過的排氣氣體中的未燃燒HC (碳?xì)浠衔?、CO ( —氧化碳)、NOx (氮氧化物)等。
[0004]由于EHC設(shè)置在汽車等的排氣路徑上，因此，對上述表面電極的材料不僅要求導(dǎo)電度，還要求耐熱性、高溫下的耐氧化性以及排氣氣體氣氛中的耐腐食性等。因此，如專利文獻(xiàn)I中公開的那樣，使用N1-Cr合金和/或MCrAH合金(其中，M是Fe、Co、Ni中的至少一種)等金屬材料。表面電極通過噴鍍而形成在載體上。另一方面，作為上述載體的材料，使用SiC(碳化硅)等陶瓷材料。因此，在通電加熱時，由于構(gòu)成表面電極的金屬材料與構(gòu)成載體的陶瓷材料的線膨脹系數(shù)差而產(chǎn)生熱應(yīng)力。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-106308號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下問題。
[0010]EHC的表面電極沿圓筒狀載體的軸向延伸設(shè)置。另外，在表面電極的載體軸向中央部連接有金屬布線、供給電流。通過該電流在表面電極中沿載體軸向傳遞，從而在一對表面電極間對載體整體通電加熱。
[0011]若反復(fù)進(jìn)行通電加熱，則由于上述熱應(yīng)力，在表面電極上產(chǎn)生載體周向的裂縫，阻礙沿載體軸向的電流的傳遞，其結(jié)果，存在表面電極與金屬布線的連接部附近(載體的軸向中央部)被集中加熱這一問題。
[0012]本發(fā)明是鑒于上述內(nèi)容完成的發(fā)明，目的在于提供一種即使在表面電極上產(chǎn)生了載體周向的裂縫、也保持沿載體軸向的電流的傳遞的通電加熱式催化裝置。
[0013]用于解決問題的技術(shù)方案
[0014]本發(fā)明的一種方式的通電加熱式催化裝置具備:[0015]載體，其含有陶瓷且擔(dān)載有催化劑；
[0016]一對表面電極，其在所述載體的外周面彼此相對且沿所述載體的軸向延伸設(shè)置；以及
[0017]布線，其從外部向所述表面電極供給電力，
[0018]經(jīng)由所述表面電極對所述載體通電加熱，
[0019]其中，
[0020]沿所述載體的軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)于所述表面電極。
[0021]能夠提供一種即使在表面電極上產(chǎn)生了載體周向的裂縫、也保持沿載體軸向的電流的傳遞的通電加熱式催化裝置。
[0022]優(yōu)選，所述形變部件為網(wǎng)狀物、線、沖裁板中的任一部件。由此，可靠地保持沿載體軸向的電流的傳遞。
[0023]另外，優(yōu)選，所述表面電極通過噴鍍而形成。
[0024]并且，優(yōu)選，在所述載體與所述形變部件之間形成有空腔。由此，緩和熱應(yīng)力。
[0025]另外，優(yōu)選，所述形變部件具備:與所述表面電極接合的接合部；以及未與所述表面電極接合的非接合部。由此，緩和熱應(yīng)力。
[0026]并且，為了適于800°C以上的使用環(huán)境，優(yōu)選，形變部件含有不銹鋼系合金、Ni基系合金、Co基系合金中的任一合金。
[0027]優(yōu)選，所述表面電極中連接有所述布線的連接區(qū)域位于所述載體的軸向的中央部。
[0028]優(yōu)選，所述陶瓷含有SiC。
[0029]另外，優(yōu)選，所述表面電極含有N1-Cr合金或MCrAH合金，該N1-Cr合金中Cr含量為20?60質(zhì)量％，該MCrAH合金中M為Fe、Co、Ni中的至少一種。
[0030]本發(fā)明的一種方式的通電加熱式催化裝置的制造方法，該通電加熱式催化裝置是經(jīng)由在含有陶瓷且擔(dān)載有催化劑的載體的表面所形成的表面電極對所述載體通電加熱的通電加熱式催化裝置，該通電加熱式催化裝置的制造方法具備:
[0031]在所述載體的外周面形成彼此相對且沿所述載體的軸向延伸設(shè)置的一對所述表面電極的工序；以及
[0032]連接從外部向所述表面電極供給電力的布線的工序，
[0033]在形成所述表面電極的工序中，
[0034]將沿所述載體的軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)于所述表面電極。
[0035]優(yōu)選，將所述形變部件設(shè)為網(wǎng)狀物、線、沖裁板中的任一部件。
[0036]另外，優(yōu)選，在形成所述表面電極的工序中，
[0037]具備從載置在所述載體上的所述形變部件上方進(jìn)行噴鍍的噴鍍工序。
[0038]并且，優(yōu)選，在所述載體與所述形變部件之間形成空腔。
[0039]優(yōu)選，在形成所述表面電極的工序中，在所述噴鍍工序之前，具備對載置在所述載體上的所述形變部件的表面進(jìn)行粗糙化的粗糙化工序。
[0040]優(yōu)選，在所述粗糙化工序中，對與所述表面電極接合的接合部進(jìn)行粗糙化，對不與所述表面電極接合的非接合部不進(jìn)行粗糙化。
[0041]發(fā)明的效果[0042]通過本發(fā)明，能夠提供一種即使在表面電極上產(chǎn)生了載體周向的裂縫、也保持沿載體軸向的電流的傳遞的通電加熱式催化裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是實施方式I涉及的通電加熱式催化裝置100的立體圖。
[0044]圖2是從實施方式I涉及的通電加熱式催化裝置100的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。
[0045]圖3是沿圖2中的II1-1II剖切線的剖視圖。
[0046]圖4是沿圖2中的IV-1V剖切線的剖視圖。
[0047]圖5是載體20與表面電極31的接合界面的截面照片。
[0048]圖6是表示載體20內(nèi)的最低溫度的投入電力依存性的圖。
[0049]圖7是表示載體20內(nèi)的最大溫度差的投入電力依存性的圖。
[0050]圖8是從實施方式2涉及的通電加熱式催化裝置200的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。
[0051]圖9是沿圖8中的IX-1X剖切線的剖視圖。
[0052]圖10是從實施方式2的變形例涉及的通電加熱式催化裝置200的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。
[0053]圖11是從實施方式2的變形例涉及的通電加熱式催化裝置200的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。
[0054]圖12是從實施方式2的變形例涉及的通電加熱式催化裝置200的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。
[0055]圖13是從實施方式3涉及的通電加熱式催化裝置300的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。
[0056]圖14A是實施方式3涉及的通電加熱式催化裝置300的沖裁金屬板31d的俯視圖。
[0057]圖14B是實施方式3的變形例涉及的通電加熱式催化裝置300的沖裁金屬板31d的俯視圖。
[0058]圖14C是實施方式3的變形例涉及的通電加熱式催化裝置300的沖裁金屬板31d的俯視圖。
【具體實施方式】
[0059]以下，對于應(yīng)用了本發(fā)明的具體的實施方式，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明并不限定于以下的實施方式。另外，為了使說明清楚，適當(dāng)?shù)睾喕艘韵碌挠涊d和附圖。
[0060](實施方式I)
[0061]首先，參照圖1?4，對實施方式I涉及的通電加熱式催化裝置進(jìn)行說明。圖1是實施方式I涉及的通電加熱式催化裝置100的立體圖。圖2是從實施方式I涉及的通電加熱式催化裝置100的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。圖3是沿圖2中的II1-1II剖切線的剖視圖，也是在形成有固定層33的部位的剖視圖。圖4是沿圖2中的IV-1V剖切線的剖視圖。[0062]通電加熱式催化裝置100例如設(shè)置在汽車等的排氣路徑上，凈化從發(fā)動機(jī)排出的排氣氣體。如圖1所示，通電加熱式催化裝置100具備載體20、表面電極31、布線32和固定層33。此外，在圖2中，對于一個表面電極31，示出了載體20、布線32、固定層33的位置關(guān)系，對于另一個表面電極31而言也是相同的。
[0063]載體20是擔(dān)載鉬、鈀等催化劑的多孔質(zhì)部件。另外，載體20自身要被通電加熱，因此含有具有導(dǎo)電性的陶瓷、具體而言例如含有SiC(碳化硅)。如圖1所示，載體20的外形為大致圓筒形狀，內(nèi)部具有蜂巢構(gòu)造。如箭頭所示，排氣氣體沿載體20的軸向在載體20的內(nèi)部通過。
[0064]如圖1所不，表面電極31是在載體20的外表面彼此相對配置的一對電極。另外，如圖2所示，表面電極31具有矩形狀的平面形狀，沿載體軸向延伸設(shè)置。此外，表面電極31未形成于載體軸向的兩端附近。表面電極31經(jīng)由布線32連接于電池等電源。并且，經(jīng)由表面電極31對載體20供給電流,載體20被通電加熱。此外,一對表面電極31中的一個為正極，另一個為負(fù)極，但任一個表面電極31都可以作為正極或負(fù)極。也就是說，流過載體20的電流的方向不被限定。
[0065]在此，如圖2所示，在表面電極31的內(nèi)部，埋設(shè)有金屬網(wǎng)狀物31a作為沿載體軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件。另外，從圖3、4所示的剖視圖中也可以看出，在表面電極31的內(nèi)部埋設(shè)有金屬網(wǎng)狀物31a。關(guān)于金屬網(wǎng)狀物31a的詳情在后敘述。
[0066]如圖1所示，多根布線32配置在一對表面電極31中的各個表面電極的上方。多根布線32是與表面電極31物理接觸并且電連接的帶狀的金屬薄板。布線32為了耐受800°C以上的高溫下的使用，優(yōu)選，例如含有不銹鋼合系金、Ni基系合金、Co基系合金等耐熱(耐氧化)合金。 [0067]另外，如圖2所示，多根布線32沿載體周向遍及表面電極31的整體形成區(qū)域而延伸設(shè)置。并且，所有布線32均從表面電極31的形成區(qū)域的單側(cè)突出地延伸設(shè)置，并在該突出的終端一體化。另一方面，多根布線32在表面電極31上沿著載體軸向以大致等間隔配置。在本實施方式涉及的通電加熱式催化裝置100中，在各表面電極31上的載體20的軸向中央部分別設(shè)有12根布線32。當(dāng)然，布線32的根數(shù)不限定于12根，可適當(dāng)?shù)卮_定。
[0068]此外，載體20由在載體軸向兩端部附近且含有耐熱材料的墊子(未圖示)固定?保持在排氣路徑上。若布線32與墊子接觸，則由于熱循環(huán)載荷而在與墊子之間發(fā)生摩擦，布線32恐會斷裂。因此，布線32僅配置在沒有形成墊子的載體軸向中央部。
[0069]如圖1、2所示，布線32由固定層33固定于表面電極31。在此，圖3是沿圖2中的II1-1II剖切線的剖視圖，也是在形成有固定層33的部位的剖視圖。如圖3所示，表面電極31是形成在載體20的外周面上的厚度為50~200 μ m左右的噴鍍皮膜。表面電極31與載體20物理接觸并且電連接。
[0070]固定層33是為了將布線32固定于表面電極31而以覆蓋布線32的方式形成的按鈕形狀的噴鍍皮膜。在此，固定層33之所以是按鈕形狀，是為了緩和基于作為以金屬為基底(base)的噴鍍皮膜的表面電極31和固定層33與含有陶瓷的載體20的線膨脹系數(shù)差所產(chǎn)生的應(yīng)力。也就是說，通過盡量使固定層33為較小的形狀，緩和了上述應(yīng)力。如圖2所示，固定層33與布線32和表面電極31物理接觸并且電連接。
[0071]另外，如圖1所示，固定層33分別設(shè)置在各布線32的2處位置，以將布線32固定在表面電極31的載體周向的大致兩端。并且，如圖3所示，在彼此相鄰的布線32上，固定層33在載體周向上錯開地配置。換言之，在各表面電極31上，沿著矩形狀的表面電極31的2條長邊，沿載體軸向呈鋸齒狀地單側(cè)各配置有12個固定層33。
[0072]構(gòu)成表面電極31和固定層33的噴鍍皮膜為了與布線32同樣地進(jìn)行通電，必需是金屬基底。作為構(gòu)成噴鍍皮膜的基體(matrix)的金屬，為了耐受800°C以上的高溫下的使用，優(yōu)選為高溫下的耐氧化性優(yōu)越的N1-Cr合金(其中，Cr含量為20~60質(zhì)量％ ) ^MCrAlY合金(其中，M是Fe、Co、Ni中的至少一種)。在此，上述NiCr合金，MCrAH合金也可以含有其他合金元素。構(gòu)成表面電極31和固定層33的噴鍍皮膜也可以是多孔質(zhì)。由于是多孔質(zhì)，從而提聞了緩和應(yīng)力的功能。
[0073]通過上述結(jié)構(gòu)，在通電加熱式催化裝置100中，在一對表面電極31間載體20被通電加熱，使被擔(dān)載于載體20的催化劑活化。由此，通過催化反應(yīng)凈化了在載體20中通過的排氣氣體中的未燃燒HC (碳?xì)浠衔?、CO ( —氧化碳)、NOx (氮氧化物)等。
[0074]接著，對金屬網(wǎng)狀物31a的詳情進(jìn)行說明。如圖2所示，金屬網(wǎng)狀物31a遍及表面電極31的形成區(qū)域的大致整個面而埋設(shè)。通過在載體20上載置金屬網(wǎng)狀物31a，從其上方形成包括噴鍍皮膜的表面電極31，能夠形成這樣的結(jié)構(gòu)。
[0075]通過這樣的結(jié)構(gòu)，在本實施方式涉及的通電加熱式催化裝置100中，由于沿載體軸向延伸的金屬網(wǎng)狀物31a埋設(shè)于表面電極31，因此，即使在表面電極31上產(chǎn)生了載體周向的裂縫，也經(jīng)由該金屬網(wǎng)狀物31a保持沿載體軸向的電流的傳遞。因此，載體20的軸向中央部附近不會被集中地加熱，能夠避免由該集中加熱導(dǎo)致的熱應(yīng)力破損。
[0076]并且，載體20由在載體軸向兩端部附近且含有耐熱材料的墊子(未圖示)固定?保持于排氣路徑上。假設(shè)金屬網(wǎng)狀物31a設(shè)置在表面電極31的表面，則由于熱循環(huán)載荷而在與墊子之間發(fā)生摩擦，構(gòu)成金屬網(wǎng)狀物31a的金屬線恐會斷裂。然而，本實施方式涉及的金屬網(wǎng)狀物31a由于埋設(shè)于表面電極31，因此不會由于熱循環(huán)載荷而在與墊子之間發(fā)生摩擦，構(gòu)成金屬網(wǎng)狀物31a的金屬線不會斷裂。
[0077]在此，金屬網(wǎng)狀物31a與表面電極31物理接觸并且電連接。金屬網(wǎng)狀物31a為了耐受800°C以上的高溫下的使用，優(yōu)選，由直徑0.1mm以下的線材構(gòu)成，該線材例如含有不銹鋼系合金、Ni基系合金、Co基系合金等耐熱(耐氧化)合金。如上述那樣，通過在載體20上載置金屬網(wǎng)狀物31a并從其上方形成包括噴鍍皮膜的表面電極31，從而將金屬網(wǎng)狀物31a固定于載體20。因此，金屬網(wǎng)狀物31a的編織方式，優(yōu)選，為如平編織、扁平頭編織、菱形編織、六角形編織等那樣在相鄰的金屬線間具有某種程度的空隙的編織方式。另外，網(wǎng)狀物尺寸，優(yōu)選，為50以下。
[0078]在此，圖5是載體20與表面電極31的接合界面的截面照片。如從圖5可以看出的那樣，表面電極31從金屬網(wǎng)狀物31a的上方通過噴鍍而形成，因此，在金屬網(wǎng)狀物31a的正下方形成有空腔35。也就是說，金屬網(wǎng)狀物31a沒有與載體20接合。如此，由于在金屬網(wǎng)狀物31a正下方形成有空腔(非接合部)35，因此，能夠緩和含有金屬材料的表面電極31和金屬網(wǎng)狀物31a與含有陶瓷材料的載體20之間的線膨脹系數(shù)差所導(dǎo)致的熱應(yīng)力。尤其是，由于空腔35沿著金屬網(wǎng)狀物31a的形狀形成，因此表面電極31具有模擬的分段構(gòu)造，能夠有效地抑制熱應(yīng)力。
[0079] 在此，為了將作為噴鍍皮膜的表面電極31與金屬網(wǎng)狀物31a接合，在噴鍍表面電極31之前，需要通過噴砂處理使金屬網(wǎng)狀物31a的表面粗糙化。金屬網(wǎng)狀物31a與表面電極31的接合部能夠確保通電性。另一方面，金屬網(wǎng)狀物31a與表面電極31的非接合部能夠緩和表面電極31與金屬網(wǎng)狀物31a的熱應(yīng)力。因而，在對金屬網(wǎng)狀物31a的表面進(jìn)行噴砂處理時，可以通過使用掩膜等而不對金屬網(wǎng)狀物31a的一部分實施噴砂處理。由此，能夠使上述通電性與熱應(yīng)力的緩和的平衡最優(yōu)化。
[0080] 接著，參照圖6、7，對本實施方式的通電加熱式催化裝置100的實施例的效果進(jìn)行說明。比較例除不具有金屬網(wǎng)狀物31a這一點外，與實施例相同。圖6是表示載體20內(nèi)的最低溫度的投入電力依存性的圖。圖7是表示載體20內(nèi)的最大溫度差的投入電力依存性的圖。圖6、7橫軸都是投入電力(kW)。圖6的縱軸是載體20內(nèi)的最低溫度CC )，圖7的縱軸是載體20內(nèi)的最大溫度差(V)。兩幅圖均省略了具體的數(shù)值，因此示出了定性的傾向。
[0081 ] 如圖6所示，在本實施方式涉及的通電加熱式催化裝置100的實施例中，為了使載體20內(nèi)的最低溫度為目標(biāo)值以上所需要的投入電力，在初期也比比較例的初期小。而且，在相當(dāng)于行駛了 30km的使用后，投入電力幾乎不上升。另一方面，在比較例中，如圖內(nèi)箭頭所示，與初期相比，投入電力在使用后顯著上升。
[0082]如圖7所示，為了使載體20內(nèi)的最大溫度差為目標(biāo)值以下，投入電力越小越優(yōu)選。因此，能夠使最大溫度差為目標(biāo)值以下的最大投入電力越大越優(yōu)越。在實施例中，在初期，上述的最大投入電力也比比較例大。并且，在使用后，最大投入電力也不下降。另一方面，在比較例中，如圖內(nèi)箭頭所示，與初期相比，最大投入電力在使用后顯著下降。
[0083]在此，需要投入同時滿足圖6、7所示的載體20內(nèi)的最低溫度的目標(biāo)值與最大溫度差的目標(biāo)值的投入電力。然而，比較例的情況下，在使用后不存在同時滿足兩者的目標(biāo)值的投入電力。另一方面，實施例的情況下，在使用后也存在同時滿足兩者的目標(biāo)值的投入電力。也就是說，在實施例中，即使表面電極31劣化(相當(dāng)于圖6、7中的使用后)，也由金屬網(wǎng)狀物31a確保沿載體軸向的電流的傳遞，能夠?qū)⑤d體20的最低溫度保持得較高，并且能夠?qū)⒆畲鬁囟炔畋３值幂^小。在比較例中，若表面電極31劣化(相當(dāng)于圖6、7中的使用后)，則阻礙沿載體軸向的電流的傳遞，載體20的軸向中央部被集中地加熱，并且載體軸向端部難以被加熱。因此，載體20內(nèi)的最低溫度下降，并且最大溫度差顯著變大。
[0084](實施方式2)
[0085]接著，參照圖8、9，對實施方式2涉及的通電加熱式催化裝置進(jìn)行說明。圖8是從實施方式2涉及的通電加熱式催化裝置200的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。圖9是沿圖8中的IX-1X剖切線的剖視圖。在實施方式2涉及的通電加熱式催化裝置200中，如圖8所示，在表面電極31的內(nèi)部，作為沿載體軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)有金屬線31b以代替實施方式I的金屬網(wǎng)狀物31a。另外，從圖9所示的剖視圖也可以看出，在表面電極31的內(nèi)部埋設(shè)有截面矩形狀的金屬線31b。當(dāng)然金屬線31b的截面形狀也可以是圓形等其他形狀。
[0086]如圖8所示，多根金屬線31b遍及表面電極31的形成區(qū)域的大致整個面而埋設(shè)。各金屬線31b沿載體軸向地遍及表面電極31的整個形成區(qū)域而延伸設(shè)置。另一方面，多根金屬線31b在各表面電極31上，沿著載體周向以大致相等的間隔配置。在圖8的例子中，在表面電極31內(nèi)平行地設(shè)置有7根金屬線31b。當(dāng)然，金屬線31b的根數(shù)并不被限定。金屬線31b與實施方式I涉及的金屬網(wǎng)狀物31a相同，優(yōu)選，例如含有不銹鋼系合金、Ni基系合金、Co基系合金等耐熱(耐氧化)合金。關(guān)于截面尺寸，在圓形截面的情況下、優(yōu)選直徑為0.2mm以下，在矩形截面的情況下優(yōu)選厚度為0.2mm以下X寬度5mm以下。
[0087]通過這樣的結(jié)構(gòu)，在本實施方式涉及的通電加熱式催化裝置200中，由于沿載體軸向延伸的金屬線31b埋設(shè)于表面電極31，因此，即使在表面電極31上產(chǎn)生了載體周向的裂縫，也經(jīng)由該金屬線31b保持沿載體軸向的電流的傳遞。因此，載體20的軸向中央部附近不會被集中地加熱，能夠避免由該集中加熱所導(dǎo)致的熱應(yīng)力破損。
[0088]并且，與實施方式涉及的金屬網(wǎng)狀物31a相同，金屬線31b埋設(shè)于表面電極31，因此，即使受到熱循環(huán)載荷的作用也不會在與墊子之間發(fā)生摩擦，金屬線31b不會斷裂。
[0089]在此，表面電極31由于是從金屬線31b的上方通過噴鍍而形成的，因此，在金屬線31b的正下方形成有空腔(未圖示)。也就是說，金屬線31b沒有與載體20接合。如此，由于在金屬線31b正下方形成有空腔(非接合部)，因此，能夠緩和含有金屬材料的表面電極31和金屬線31b與含有陶瓷材料的載體20的線膨脹系數(shù)差所引起的熱應(yīng)力。
[0090]在此，為了使作為噴鍍皮膜的表面電極31與金屬線31b接合，在噴鍍表面電極31之前，需要通過噴砂處理使金屬線31b的表面粗糙化。金屬線31b與表面電極31的接合部能夠確保通電性。另一方面，金屬線31b與表面電極31的非接合部能夠緩和表面電極31與金屬線31b的熱應(yīng)力。因而，在對金屬線31b的表面進(jìn)行噴砂處理時，也可以通過利用掩膜等而不對金屬線31b的一部分實施噴砂處理。由此，能夠使上述通電性與熱應(yīng)力的緩和的平衡最優(yōu)化。
[0091]由于其他結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，因此省略說明。
[0092]接著，參照圖10?12，對實施方式2的變形例進(jìn)行說明。圖10?12是從實施方式2的變形例涉及的通電加熱式催化裝置200的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。在圖10?12所示的任一通電加熱式催化裝置200中，均能夠發(fā)揮與圖8所示的通電加熱式催化裝置200相同的效果。
[0093]可以如圖10所示的通電加熱式催化裝置200那樣，在連接有布線32的表面電極31的載體軸向中央部，不設(shè)置金屬線31b。也就是說，金屬線31b可以被設(shè)置成隔著表面電極31的載體軸向中央部在表面電極31的載體軸向的兩端側(cè)截斷。
[0094]也可以如圖11所示的通電加熱式催化裝置200那樣，構(gòu)成為，除具備沿載體軸向延伸設(shè)置的金屬線31b外，還具備沿載體周向延伸設(shè)置的金屬線31c。這樣的結(jié)構(gòu)可以說與實施方式I涉及的金屬網(wǎng)狀物31a相類似。
[0095]還可以如圖12所示的通電加熱式催化裝置200那樣，在連接有布線32的表面電極31的載體軸向中央部，不設(shè)置金屬線31b。也就是說，金屬線31b還可以被設(shè)置成隔著表面電極31的載體軸向中央部在表面電極31的載體軸向的兩端側(cè)截斷。另外，金屬線31b也可以相對于載體軸向傾斜地設(shè)置。在圖12的例子中，從表面電極31的載體軸向中央部向表面電極31的4角呈放射狀地設(shè)置有4根金屬線31b。
[0096](實施方式3)
[0097]接著，參照圖13、14A，對實施方式3的通電加熱式催化裝置進(jìn)行說明。圖13是從實施方式3涉及的通電加熱式催化裝置300的表面電極31的正上方觀察到的俯視圖。圖14A是實施方式3涉及的通電加熱式催化裝置300的沖裁金屬(punching metal)板31d的俯視圖。在實施方式3涉及的通電加熱式催化裝置300中，如圖13所示，在表面電極31的內(nèi)部，作為沿載體軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)有沖裁金屬板31d以代替實施方式I的金屬網(wǎng)狀物31a。
[0098]如圖13所示，I張沖裁金屬板31d遍及表面電極31的形成區(qū)域的大致整個面而埋設(shè)。如圖14A所示，在沖裁金屬板31d上排列有多個圓形的沖裁孔。沖裁金屬板31d與實施方式I涉及的金屬網(wǎng)狀物31a相同，優(yōu)選例如含有不銹鋼系合金、Ni基系合金、Co基系合金等耐熱(耐氧化)合金。此外，沖裁金屬板31d也可以分割成多張。
[0099]通過這樣的結(jié)構(gòu)，在本實施方式涉及的通電加熱式催化裝置300中，由于沿載體軸向延伸的沖裁金屬板31d埋設(shè)于表面電極31，因此，即使在表面電極31上產(chǎn)生了載體周向的裂縫，也經(jīng)由該沖裁金屬板31d而保持沿載體軸向的電流的傳遞。因此，連接有布線32的載體軸向中央部附近不會被集中地加熱，能夠避免由該集中加熱所導(dǎo)致的熱應(yīng)力破損。
[0100]并且，與實施方式涉及的金屬網(wǎng)狀物31a相同，沖裁金屬板31d埋設(shè)于表面電極31，因此，即使受到熱循環(huán)載荷的作用也不會在與墊子之間發(fā)生摩擦，沖裁金屬板31d不會斷裂。
[0101]在此，由于表面電極31是通過從沖裁金屬板3Id的上方進(jìn)行噴鍍而形成的，因此在沖裁金屬板31d的正下方形成有空腔(未圖示)。也就是說，沖裁金屬板31d沒有與載體20接合。如此，由于在沖裁金屬板31d正下方形成有空腔(非接合部)，因此，能夠緩和含有金屬材料的表面電極31和沖裁金屬板31d與含有陶瓷材料的載體20的線膨脹系數(shù)差所引起的熱應(yīng)力。尤其是，由于 空腔沿著沖裁金屬板31d的形狀形成，因此表面電極31具有模擬的分段構(gòu)造，能夠有效地抑制熱應(yīng)力。
[0102]在此，為了使作為噴鍍皮膜的表面電極31與沖裁金屬板31d接合，在噴鍍表面電極31之前，需要通過噴砂處理使沖裁金屬板31d的表面粗糙化。沖裁金屬板31d與表面電極31的接合部能夠確保通電性。另一方面，沖裁金屬板31d與表面電極31的非接合部能夠緩和表面電極31與沖裁金屬板31d的熱應(yīng)力。因而，在對沖裁金屬板31d的表面進(jìn)行噴砂處理時，也可以通過利用掩膜等而不對沖裁金屬板31d的一部分實施噴砂處理。由此，能夠使上述通電性與熱應(yīng)力的緩和的平衡最優(yōu)化。
[0103]由于其他結(jié)構(gòu)與實施方式I相同，因此省略說明。
[0104]接著，參照圖14B、14C，對實施方式3的變形例進(jìn)行說明。圖14B、14C是實施方式3的變形例涉及的通電加熱式催化裝置300的沖裁金屬板31d的俯視圖。使用圖14B、14C所示的任一沖裁金屬板31d均能夠發(fā)揮與圖13所示的通電加熱式催化裝置300相同的效
果O
[0105]如圖14B所示的沖裁金屬板31d，沖裁孔的形狀也可以是矩形狀。另外，如圖14C所示的沖裁金屬板31d，沖裁孔的形狀也可以是菱形狀。此外，對沖裁孔的形狀沒有特別限定，可以是任何形狀。
[0106]此外，本發(fā)明不限于上述實施方式，能夠在不脫離其主旨的范圍能做適當(dāng)變更。例如，也可以在表面電極內(nèi)部埋設(shè)例如直徑0.01~0.15mm的金屬纖維作為沿載體軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件。
[0107]附圖標(biāo)記說明
[0108]20載體；31表面電極；[0109]31a金屬網(wǎng)狀物； 31b、31c金屬線；
[0110]31d沖裁金屬板； 32布線；
[0111]33固 定層；35空腔；
[0112]100、200、300通電加熱式催化裝置
【權(quán)利要求】
1.一種通電加熱式催化裝置，具備: 載體，其含有陶瓷且擔(dān)載有催化劑； 一對表面電極，其在所述載體的外周面彼此相對且沿所述載體的軸向延伸設(shè)置；以及 布線，其從外部向所述表面電極供給電力， 經(jīng)由所述表面電極對所述載體通電加熱， 其中， 沿所述載體的軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)于所述表面電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述形變部件為網(wǎng)狀物、線、沖裁板中的任一部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述表面電極通過噴鍍而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 在所述載體與所述形變部件之間形成有空腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述形變部件具備: 與所述表面電極接合的接合部；以及 未與所述表面電極接合的非接合部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述形變部件含有不銹鋼系合金、Ni基系合金、Co基系合金中的任一合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述表面電極中連接有所述布線的連接區(qū)域位于所述載體的軸向的中央部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述陶瓷含有SiC。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的通電加熱式催化裝置，其特征在于， 所述表面電極含有N1-Cr合金或MCrAH合金，該N1-Cr合金中Cr含量為20~60質(zhì)量％，該MCrAH合金中M為Fe、Co、Ni中的至少一種。
10.一種通電加熱式催化裝置的制造方法，該通電加熱式催化裝置是經(jīng)由在含有陶瓷且擔(dān)載有催化劑的載體的表面所形成的表面電極對所述載體通電加熱的通電加熱式催化裝置，該通電加熱式催化裝置的制造方法具備: 在所述載體的外周面形成彼此相對且沿所述載體的軸向延伸設(shè)置的一對所述表面電極的工序；以及 連接從外部向所述表面電極供給電力的布線的工序， 在形成所述表面電極的工序中， 將沿所述載體的軸向延伸設(shè)置的金屬制的形變部件埋設(shè)于所述表面電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通電加熱式催化裝置的制造方法，其特征在于， 將所述形變部件設(shè)為網(wǎng)狀物、線、沖裁板中的任一部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的通電加熱式催化裝置的制造方法，其特征在于， 在形成所述表面電極的工序中， 具備從載置在所述載體上的所述形變部件上方進(jìn)行噴鍍的噴鍍工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的通電加熱式催化裝置的制造方法，其特征在于， 在所述載體與所述形變部件之間形成空腔。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的通電加熱式催化裝置的制造方法，其特征在于， 在形成所述表面電極的工序中， 在所述噴鍍工序之前，具備對載置在所述載體上的所述形變部件的表面進(jìn)行粗糙化的粗糙化工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的通電加熱式催化裝置的制造方法，其特征在于， 在所述粗糖化工序中， 對與所述表面電極接合的接合部進(jìn)行粗糙化，對不與所述表面電極接合的非接合部不進(jìn)行 粗糙化。
【文檔編號】F01N3/20GK104023846SQ201180076048
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月27日
【發(fā)明者】高垣忠史, 木下靖朗, 下田健二, 西尾和晃 申請人:豐田自動車株式會社