催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體以及催化劑轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明獲得一種催化劑轉(zhuǎn)換裝置以及構(gòu)成該催化劑轉(zhuǎn)換裝置的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，所述催化劑轉(zhuǎn)換裝置能夠減少催化劑載體的溫度不均勻以使之接近于均勻的溫度分布。催化劑載體（14）在與排氣的流動方向正交的截面上觀察時，在接觸配置有電極（16A）、（16B）的部位上，形成有其寬度（W）朝向電極中心（16C）而遞減的寬度遞減部（14D）。寬度（W）在任意的位置上都短于中心線（CL）的長度（L1）。作為整體，催化劑載體（14）的發(fā)熱與放熱被平衡。
【專利說明】催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體以及催化劑轉(zhuǎn)換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣管上的催化劑轉(zhuǎn)換裝置、以及構(gòu)成該催化劑轉(zhuǎn)換裝置的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體。
【背景技術(shù)】
[0002]在為了凈化內(nèi)燃機(jī)中所產(chǎn)生的排氣而被設(shè)置于排氣管上的催化劑轉(zhuǎn)換裝置中，優(yōu)選設(shè)定為，對負(fù)載催化劑的金屬制催化劑載體進(jìn)行通電而使其升溫，從而得到充分的催化效果。例如，由于相對于與排氣的流動方向正交的截面被設(shè)為圓形的催化劑載體(基材)，當(dāng)通過在隔著該催化劑載體而對置的位置處所貼附的一對電極而進(jìn)行通電時，電流的流動方向上的截面面積在電極附近處與催化劑載體的中央處在很大程度上不同，因此，電流密度也會產(chǎn)生較大的差異，從而易于產(chǎn)生發(fā)熱量的不均勻。
[0003]對此，例如，在專利文獻(xiàn)I中記載了與排氣的流動方向正交的截面為四邊形的催化劑載體。由于在該催化劑載體中，電流的流動的截面面積為固定，因此難以產(chǎn)生上述的發(fā)熱量的不均勻。但是，當(dāng)從電極的放熱增加時，發(fā)熱與放熱之間將失衡，從而催化劑載體內(nèi)的溫度差將增大。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開平4-280086號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明所要解決的課題
[0006]本發(fā)明考慮到上述事實，其課題在于，獲得一種能夠減少催化劑載體的溫度不均勻以使之接近于均勻的溫度分布的催化劑轉(zhuǎn)換裝置、以及構(gòu)成該催化劑轉(zhuǎn)換裝置的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體。
[0007]用于解決課題的方法
[0008]本發(fā)明的第一方式中具有:催化劑載體，其通過通電而被加熱，并且能夠使排氣在預(yù)定的方向上通過；一對電極，其在與所述排氣的流動方向正交的正交截面上觀察時，在隔著所述催化劑載體而對置的位置處被接觸配置于催化劑載體上；寬度遞減部，其被形成于所述催化劑載體上，并且在所述正交截面上觀察時，其如下方向上的寬度在接觸有所述電極的部位上朝向電極中心而遞減，所述方向為，與對所述電極的各自的中心進(jìn)行連結(jié)的電極中心線正交的方向；大寬度部，所述催化劑載體的未接觸有所述電極的部位被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時與所述寬度遞減部相比寬度較大，并且在該部位中寬度為最大的最大寬度部的寬度Wl短于所述中心線的長度LI。
[0009]在該催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體中，當(dāng)通過被接觸配置于催化劑載體上的一對電極而使催化劑載體被通電時，催化劑載體將被加熱進(jìn)而升溫。例如，在使催化劑負(fù)載于催化劑載體上的情況下，能夠使由催化劑而獲得的凈化效果更提前地發(fā)揮。
[0010]由于在與排氣的流動方向正交的正交截面上觀察時，電極被設(shè)置于隔著催化劑載體而對置的位置處，因此，與沒有以這種方式對置配置電極的結(jié)構(gòu)相比，能夠均勻地對催化劑載體進(jìn)行加熱。
[0011]而且，在催化劑載體中，當(dāng)考慮到在正交截面上觀察時與對電極的各自的中心進(jìn)行連結(jié)的電極中心線正交的方向上的寬度時，在接觸有電極的部位上，形成有朝向電極中心而寬度遞減的寬度遞減部。而且，在催化劑載體中，未接觸有電極的部位被設(shè)為，與寬度遞減部相比寬度較大的大寬度部。即，寬度遞減部與大寬度部相比而寬度較窄。雖然催化劑載體在接觸有電極的部位處通過電極而從催化劑載體上放熱，但是由于寬度遞減部的寬度狹窄，因此電流流過的部分的截面面積將變小，從而使得電流密度增加而發(fā)熱量變大。因此，在寬度遞減部處的發(fā)熱將與從電極的放熱平衡。
[0012]此外，在大寬度部中，在未接觸有電極的部位上的寬度為最大的最大寬度部的寬度Wl被設(shè)為，短于中心線的長度LI。通過以此方式對最大寬度部的寬度Wl進(jìn)行限制(設(shè)定上限)，從而也限制了電極間的電流流動的截面面積。即，由于在大寬度部上抑制了電流密度的局部性降低，因此能夠使催化劑載體的各個部位上的發(fā)熱量均勻化。
[0013]如此，在本發(fā)明中通過使催化劑載體的發(fā)熱和放熱平衡，從而能夠在催化劑載體整體上減少溫度不均勻且使接近于均勻的溫度分布。
[0014]本發(fā)明的第二方式中，在第一方式中所述最大寬度部的寬度Wl被設(shè)為，所述長度LI的93%以下。
[0015]如此，通過將最大寬度部的寬度Wl設(shè)為相當(dāng)于中心線的長度LI的93%以下，從而使電極間的電流的流動的截面面積更接近于均勻，因此，能夠使催化劑載體的各個部位上的發(fā)熱均勻化。
[0016]另外，雖然對于最大寬度部的寬度Wl的下限值從如上所述而使發(fā)熱均勻化的觀點(diǎn)出發(fā)沒有特別地進(jìn)行限制，但是，若使寬度Wl設(shè)得過小，則難以維持作為催化劑載體的強(qiáng)度。而且，由于作為該催化劑轉(zhuǎn)換裝置的安裝對象的排氣管一般被設(shè)為圓筒狀(截面為圓形)，因此對于寬度狹窄的催化劑載體而言向排氣管的搭載性將降低。從這些觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選為，作為最大寬度部的寬度Wl的下限，相對于中心線的長度LI而設(shè)為77%。
[0017]本發(fā)明的第三方式為，在第一或第二方式中，所述寬度遞減部被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時呈向所述電極側(cè)凸起的彎曲形狀。
[0018]通過將寬度遞減部以此方式設(shè)為彎曲形狀，從而將會容易地搭載于被形成為圓筒狀的配管上。
[0019]本發(fā)明的第四方式為，在第一至第三方式中的任意一個方式中，所述催化劑載體被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時以所述中心線為長軸的橢圓形狀。
[0020]由于通過將催化劑載體在正交截面上觀察時設(shè)為橢圓形狀，從而在催化劑載體上不具有角部，因此能夠抑制局部性的放熱。
[0021]本發(fā)明的第五方式為，在第一至第四方式中的任意一個方式中，所述催化劑載體的所述最大寬度部被形成在所述寬度遞減部以外的所有部分上。
[0022]S卩，由于最大寬度部在寬度遞減部以外的部位上，沿著中心線的方向而以預(yù)定的長度存在，因此，能夠使催化劑載體的發(fā)熱更接近于均勻。
[0023]本發(fā)明的第六方式為，在第一至第五方式中的任意一個方式中，所述催化劑載體被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時以所述中心線為中心的對稱形狀。
[0024]本發(fā)明的第七方式為，在第一至第六方式中的任意一個方式中，所述催化劑載體被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時以所述中心線的垂直平分線為中心的對稱形狀。
[0025]如此，通過將催化劑載體設(shè)為對稱形狀，從而能夠減少溫度不均勻而使之接近于均勻的溫度分布。
[0026]本發(fā)明的第八方式中具有，在第一至第七方式中的任意一個方式的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體和催化劑，所述催化劑被負(fù)載于所述催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體的所述催化劑載體上，并且用于凈化從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣。
[0027]由于催化劑被負(fù)載于催化劑載體上，因此，能夠通過該催化劑而對排氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行凈化。
[0028]由于具備第一至第七方式中的任意一個方式的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，因此通過使催化劑載體的發(fā)熱和放熱平衡，從而能夠在催化劑載體整體上減少溫度不均勻并使接近于均勻的溫度分布。
[0029]發(fā)明效果
[0030]由于本發(fā)明采用了上述結(jié)構(gòu)，因此能夠減少催化劑載體的溫度不均勻而使之接近于均勻的溫度分布。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1A為用沿著排氣的流動方向的截面來表示本發(fā)明的第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
[0032]圖1B為用與排氣的流動方向正交的截面來表示本發(fā)明的第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
[0033]圖2為用與排氣的流動方向正交的截面來表示比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
[0034]圖3為表示催化劑轉(zhuǎn)換裝置的催化劑載體中的最大寬度Wl/長度LI與最大溫度差(溫度梯度)之間的關(guān)系的圖表。
[0035]圖4為用與排氣的流動方向正交的截面來表示本發(fā)明的第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
[0036]圖5為用與排氣的流動方向正交的截面來表示本發(fā)明的第三實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0037]在圖1A中圖示了本發(fā)明的第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12。催化劑轉(zhuǎn)換裝置12被安裝于排氣管的中途。在排氣管內(nèi)流有來自發(fā)動機(jī)的排氣，圖1B為用與該排氣的流動方向正交的方向的截面(圖1A中的B-B線截面)來表示催化劑轉(zhuǎn)換裝置12的圖。
[0038]如圖1所示，催化劑轉(zhuǎn)換裝置12具有催化劑載體14，該催化劑載體14通過具有導(dǎo)電性和剛性的材料而被形成。催化劑載體14通過設(shè)為例如蜂窩狀從而增加了材料的表面積。催化劑(鉬、鈀、銠等)以附著于催化劑載體14的表面上的狀態(tài)而被負(fù)載于催化劑載體14的表面上。催化劑具有對在排氣管內(nèi)流動的排氣(用箭頭標(biāo)記Fl來表示流動方向)中的有害物質(zhì)進(jìn)行凈化的作用。另外，使催化劑載體14的表面積增大的結(jié)構(gòu)并不限定于上述的蜂窩狀，也可以為例如波狀等。但是，從結(jié)構(gòu)耐久性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為蜂窩狀的結(jié)構(gòu)。[0039]作為構(gòu)成催化劑載體14的材料，雖然能夠應(yīng)用導(dǎo)電性陶瓷、導(dǎo)電性樹脂或金屬等，但是在本實施方式中特別設(shè)定為導(dǎo)電性陶瓷。作為構(gòu)成催化劑載體14的材料，例如，由于只要至少含有碳化硅就能夠得到較高強(qiáng)度和耐熱性，故為優(yōu)選。從氣孔率的調(diào)整的容易度出發(fā)，最優(yōu)選為至少含有碳化硅和金屬硅的材料。而且，作為電阻率，如果設(shè)為10?200 Ω.cm，則能夠在以所述的方式進(jìn)行通電時有效地使負(fù)載的催化劑的溫度上升，故為優(yōu)選。作為催化劑載體的氣孔率，優(yōu)選為在30?60%的范圍內(nèi)。當(dāng)將氣孔率設(shè)為30%以上時，能夠確保所需的表面積而負(fù)載較多的催化劑。而且，通過使氣孔率設(shè)為60%以下，從而能夠維持作為催化劑載體14所要求的強(qiáng)度。
[0040]在催化劑載體14上貼附有兩張電極16A、16B，而且在電極16A、16B的中心分別連接有端子18A、18B。電極16A、16B在沿著催化劑載體14的外周面而具有預(yù)定延展的范圍內(nèi)被接觸配置于催化劑載體14上，并且通過從端子18A、18B經(jīng)過電極16A、16B而對催化劑載體14進(jìn)行通電，從而能夠?qū)Υ呋瘎┹d體14進(jìn)行加熱。而且，通過該加熱以使被負(fù)載于催化劑載體14上的催化劑升溫，從而能夠使更高效地發(fā)揮催化劑所具有的排氣凈化作用。
[0041]在本實施方式中，從圖1B中可知，在與排氣的流動方向正交的截面上觀察時，將催化劑載體14設(shè)為橢圓形狀。而且，以使電極16A、16B的各自的中心部分(電極中心16C)位于該橢圓的長軸LA上的方式，將電極16A、16B配置于隔著催化劑載體14而對置的位置處。
[0042]在此，作為對電極16A、16B的電極中心16C進(jìn)行連結(jié)的線段而設(shè)定了中心線CL，并且作為與該中心線CL正交的方向上進(jìn)行了測定的催化劑載體14的長度而定義了寬度W。此時，中心線CL與被設(shè)為橢圓形狀的催化劑載體14的長軸LA —致。此外，中心線CL的垂直平分線VD與催化劑載體14的短軸SA —致。
[0043]催化劑載體14以中心線CL (長軸LA)作為中心，在圖1B中成為左右對稱的形狀。而且，催化劑載體14以垂直平分線VD (短軸SA)作為中心，在圖1B中同樣地成為上下對稱的形狀。催化劑載體14的寬度W在接觸配置有電極16A、16B的部位處，隨著從催化劑載體14的中心14C (長軸LA與短軸SA的交點(diǎn))側(cè)趨向于電極16A、16B的電極中心16C而遞減，從而形成了本發(fā)明所涉及的寬度遞減部14D。尤其是，在本實施方式中，貼附有電極16A、16B的部分為，催化劑載體14的表面在截面上觀察時為橢圓形狀的一部分，且成為朝向電極16A或電極16B呈凸起的彎曲的曲面部14B。相對于此，未接觸配置有電極16A、16B的部位與接觸配置有電極16A、16B的部位相比，整體上寬度較大，從而成為本發(fā)明所涉及的大寬度部14W。
[0044]而且，由于本實施方式的催化劑載體14被設(shè)為橢圓形狀，因此寬度W在任意的位置處均短于中心線CL(長軸LA)的長度LI。而且，在催化劑載體14的短軸SA上，寬度W成為最大(將該最大寬度設(shè)為Wl )，從而構(gòu)成了本發(fā)明所涉及的最大寬度部14M。
[0045]在本實施方式中，催化劑載體14的形狀被確定為，最大寬度(短軸SA的長度)Wl相對于電極中心16C之間的長度(長軸LA的長度)LI，而在77%?93%的范圍內(nèi)，優(yōu)選為在77%?85%的范圍內(nèi)。
[0046]在催化劑載體14的外周上，配置有通過絕緣性材料而被形成為圓筒狀的保持部件24。而且，在保持部件24的外周上，配置有通過不銹鋼等金屬而被成形為圓筒狀的外殼筒體28。即，在圓筒狀的外殼筒體28的內(nèi)部收納有催化劑載體14，并且通過被配置于外殼筒體28和催化劑載體14之間的保持部件24，而使催化劑載體14無間隙地被保持于外殼筒體28的內(nèi)部。而且，由于具有絕緣性的保持部件24被配置于催化劑載體14與外殼筒體28之間，因此阻止了從催化劑載體14向外殼筒體28的電流流動。
[0047]在采用了這種結(jié)構(gòu)的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12中，于催化劑載體14上未負(fù)載催化劑的狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)成為了本發(fā)明的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體13。換言之，使催化劑負(fù)載于催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體13的催化劑載體14上的裝置為，催化劑轉(zhuǎn)換裝置12。
[0048]接下來，對本實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12的作用進(jìn)行說明。
[0049]催化劑轉(zhuǎn)換裝置12的外殼筒體28被安裝于排氣管的中途，并且排氣沿箭頭標(biāo)記Fl方向從催化劑載體14的內(nèi)部通過。此時，通過被負(fù)載于催化劑載體14上的催化劑而使排氣中的有害物質(zhì)被凈化。本實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12中，通過利用端子18A、18B以及電極16A、16B而對催化劑載體14進(jìn)行通電以便對催化劑載體14進(jìn)行加熱，從而使被負(fù)載于催化劑載體14上的催化劑升溫。通過以此方式使催化劑升溫，從而能夠更高效地發(fā)揮催化劑的凈化作用。例如，在發(fā)動機(jī)剛剛起動后等的、排氣的溫度較低的情況下，通過預(yù)先向催化劑載體14實施通電加熱，從而能夠確保發(fā)動機(jī)起動初期的催化劑的凈化性能。
[0050]在本實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12中，催化劑載體14在與排氣的流動方向正交的截面上觀察時被設(shè)為橢圓形狀，且最大寬度Wl被設(shè)為短于電極16A、16B的電極中心16C之間的長度LI。
[0051]在此，如圖2所示，設(shè)想了一種如下的第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112，其具有在與排氣的流動方向正交的截面上觀察時被設(shè)為圓形的催化劑載體114。由于在該第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112中，催化劑載體114的截面形狀為圓形，因此，對電極16A、16B的電極中心16C進(jìn)行連結(jié)的中心線CL的長度LI與最大寬度部114M中的最大寬度Wl —致。
[0052]因此，在第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112中，電極16A、16B的附近的寬度W (特別作為W2而表示)與最大寬度部114M處的寬度W (最大寬度Wl)之間的差變大。在考慮到電極16A、16B間的電流如箭頭標(biāo)記EC所示而進(jìn)行流動時，相對于電流的流動的截面面積為，在電極16A、16B的附近相對狹窄，而在最大寬度部114M處相對寬大。即，由于在最大寬度部114M處與電極16A、16B的附近相比電流密度相對地減小，因此最大寬度部114M處的發(fā)熱量與電極16A、16B的附近相比也相對地減小。因此，在第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112中，最大寬度部114M的溫度與電極16A、16B的附近相比，具有容易變得更低的傾向。
[0053]相對于此，在本實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12中，催化劑載體14在截面上觀察時被設(shè)為橢圓形狀，且最大寬度Wl短于中心線CL的長度LI。因此，與第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112相比，在最大寬度部14M中的電流的流動的截面面積的減少量變小，且電流密度的降低量也減小。因此，在第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12中，與第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112相比，實現(xiàn)了催化劑載體14中的發(fā)熱量的均勻化。
[0054]圖3中圖示了催化劑載體14中最大寬度Wl相對于中心線CL的長度LI的比(Wl/LI)與催化劑載體14內(nèi)的最大溫度差之間的關(guān)系。該最大溫度差是指，在圖1B所示的截面上觀察時，將催化劑載體14加熱時的最高溫度部位與最低溫度部位之間的溫度差，除以這些部位之間的距離而得到的值(溫度梯度)。因此，該數(shù)值越小，則越會實現(xiàn)催化劑載體14的溫度的均勻化。
[0055]在此，在一般情況下，從催化劑載體14的內(nèi)部的溫度的均勻化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為將最大溫度差設(shè)為60°C /cm以下，更優(yōu)選為設(shè)為40°C /cm以下。而且從該圖3的圖表中可知，若將最大寬度Wl/長度LI的值設(shè)為93%以下，則能夠?qū)崿F(xiàn)上述的最大溫度差為60°C /cm以下，而且若將最大寬度Wl/長度LI的值設(shè)為85%，則能夠?qū)崿F(xiàn)上述的最大溫度差為40°C /cm以下。
[0056]另外，雖然從上述觀點(diǎn)出發(fā)，最大寬度Wl/長度LI沒有下限值，但是若將寬度Wl設(shè)得過小，則有可能使得作為催化劑載體14的強(qiáng)度維持變得困難。此外，由于作為催化劑轉(zhuǎn)換裝置12的安裝對象的排氣管通常被設(shè)為圓筒狀，且與此相配合外殼筒體28也被設(shè)為圓筒狀，因此當(dāng)最大寬度Wl較小時，外殼筒體28與催化劑載體14之間的間隙將變大。為了填充該間隙，從而實際上會產(chǎn)生將保持部件24設(shè)為厚壁、或?qū)ν鈿ね搀w28的形狀進(jìn)行局部變更的需要，進(jìn)而向排氣管的搭載性(搭載的容易度)會降低。從上述的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為將最大寬度Wl/長度LI的值設(shè)為77%以上。
[0057]此外，在催化劑載體14中，從圖1B可知，接觸配置有電極16A、16B的部位被設(shè)為，朝向電極中心16C而寬度W遞減的寬度遞減部14D。而且，在催化劑載體14中，未接觸配置有電極16A、16B的部位被設(shè)為，與寬度遞減部14D相比寬度較大的大寬度部14W。在接觸配置有電極16A、16B的部位處，催化劑載體14的熱量有時會經(jīng)由電極16A、16B并進(jìn)而經(jīng)由端子18A、18B而被放熱，該放熱可能會成為催化劑載體14的局部性的(電極16A、16B的附近部位處的)溫度降低的重要原因。但是，在本實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12中，作為接觸配置有電極16A、16B的部位的寬度遞減部14D，與作為未接觸配置有電極16A、16B的部位的大寬度部14W相比而寬度較窄，從而寬度遞減部14D處的電流密度與大寬度部14W的電流密度相比而相對地升高。即，在寬度遞減部14D中發(fā)熱量將變大，從而會補(bǔ)償從電極16A、16B放出的放熱量的一部分。因此，即使在接觸配置有電極16A、16B的部位中，放熱與發(fā)熱也會被平衡，從而實現(xiàn)了溫度的均勻化。
[0058]尤其是，在本實施方式中，寬度遞減部14D相對于大寬度部14W而不僅被設(shè)為寬度較窄，而且被設(shè)為朝向電極中心16C而寬度遞減的形狀。由于在電極中心16C的位置處，以與電極16A、16B中的各自對應(yīng)的方式而連接有端子18A、18B，因此還會產(chǎn)生經(jīng)由端子18A、18B而進(jìn)行的放熱，從而催化劑載體14的溫度容易降低。即，由于朝向被設(shè)想為因放熱而導(dǎo)致的溫度下降較為顯著的部位(電極中心16C)而使催化劑載體14的寬度W變窄，從而將電流密度設(shè)為較高，因此，能夠更有效地使放熱與發(fā)熱平衡。
[0059]如此，在本實施方式中，在接觸配置有電極16A、16B的部位以及未接觸配置有電極16A、16B的部位中的任意一個部位處，都能夠減少催化劑載體14的溫度不均勻而使之靠近于均勻的溫度分布。
[0060]在圖4中圖示了本發(fā)明的第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置42。在下文中，對于與第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12相同的結(jié)構(gòu)要素、部件等標(biāo)記相同的符號，并省略詳細(xì)的說明。
[0061]第二實施方式所涉及的催化劑載體44在與排氣的流動方向正交的截面上觀察時，大寬度部44W被形成為直線狀。即，大寬度部44W被設(shè)為與中心線CL平行，且大寬度部44W的整體成為了本發(fā)明的最大寬度部44M。換言之，最大寬度部44M在除了寬度遞減部14D以外的部位的整體上，于沿著中心線CL的方向上以預(yù)定的范圍(延展)而形成。
[0062]另外，在第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置42中，在催化劑載體44上未負(fù)載有催化劑的狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)也成為了本發(fā)明的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體43。
[0063]在被設(shè)為這種結(jié)構(gòu)的第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置42中，也與第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12相同地，最大寬度部44M的最大寬度Wl短于中心線CL的長度LI，從而最大寬度部44M處的電流密度的降低量也變小。因此，與第一比較例的催化劑轉(zhuǎn)換裝置112相比，在第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置42中，實現(xiàn)了催化劑載體44的大寬度部44W處的發(fā)熱量的均勻化。尤其是，在第二實施方式中，由于最大寬度部44M在沿著中心線CL的方向上被形成于預(yù)定的范圍內(nèi)，因此與第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12相比，能夠在更廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)電流密度的均勻化、且使發(fā)熱均勻化。
[0064]此外，在寬度遞減部14D中發(fā)熱量增大，從而會補(bǔ)償從電極16A、16B放出的放熱量的一部分。因此，即使在接觸配置有電極16A、16B的部位中，也能夠使放熱與發(fā)熱平衡。
[0065]另外，當(dāng)與這樣形狀的第二實施方式的催化劑載體44相比時，在第一實施方式的催化劑載體14中，催化劑載體14的外周面在圖1B所示的截面中整體上由圓滑的曲線(實際上為曲面)構(gòu)成，且在外周面上不存在角部。因此，在第一實施方式的催化劑載體14中，能夠抑制這種從角部的放熱。
[0066]此外，第一實施方式的催化劑載體14作為整體被設(shè)為橢圓形狀，且成為更接近于圓的形狀。因此，對于向排氣管的搭載性而言，與第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置42相比，第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12的優(yōu)點(diǎn)更多。
[0067]另外，從上述觀點(diǎn)出發(fā)，也可以如圖5所示的第三實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置52這樣，采用與上述各個實施方式的催化劑載體14、44不同的、具有大寬度部54W的形狀的催化劑載體54。
[0068]在第三實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置52中，在催化劑載體54上未負(fù)載有催化劑的狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)也成為了本發(fā)明的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體53。
[0069]在第三實施方式所涉及的催化劑載體54中，大寬度部54W被設(shè)為如下的形狀，SP，以預(yù)定的曲率朝向外側(cè)彎曲，且最大寬度部54M位于垂直平分線VD上。該大寬度部54W的曲率被設(shè)為如下的形狀，即，雖然小于第一實施方式所涉及的大寬度部14W的曲率，但也不為第二實施方式所涉及的大寬度部44W那樣的直線狀(平面狀)。因此，與第一實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置12相比，在第三實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置52中，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑載體54的大寬度部54W處的發(fā)熱量的均勻化。此外，與第二實施方式的催化劑轉(zhuǎn)換裝置42相比，由于采用了接近于圓的形狀，因此對于向排氣管的搭載性而言較為優(yōu)異。
[0070]在上述的任意一種實施方式中，催化劑載體14、44、54都被設(shè)為以中心線CL為中心而左右對稱的形狀，而且，被設(shè)為以中心線CL的垂直平分線VD為中心而上下對稱的形狀。如此，通過設(shè)為對稱形狀，從而與不為對稱形狀的結(jié)構(gòu)相比，催化劑載體14、44、54成為了更均勻的溫度分布。
[0071]此外，作為本發(fā)明所涉及的寬度遞減部的形狀，雖然在上述各個實施方式中，列舉出了在與排氣的流動方向正交的截面上以大致圓弧狀彎曲的曲面部14B，但是也可以采用如下的形狀，即，在截面上被形成為直線狀或階梯狀，并且催化劑載體的寬度朝向電極中心16C而遞減的形狀。
【權(quán)利要求】
1.一種催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，具有: 催化劑載體，其通過通電而被加熱，并且能夠使排氣在預(yù)定的方向上通過； 一對電極，其在與所述排氣的流動方向正交的正交截面上觀察時，在隔著所述催化劑載體而對置的位置處被接觸配置于催化劑載體上； 寬度遞減部，其被形成于所述催化劑載體上，并且在所述正交截面上觀察時，其如下方向上的寬度在接觸有所述電極的部位上朝向電極中心而遞減，所述方向為，與對所述電極的各自的中心進(jìn)行連結(jié)的電極中心線正交的方向； 大寬度部，所述催化劑載體的未接觸有所述電極的部位被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時與所述寬度遞減部相比寬度較大，并且在該部位中寬度為最大的最大寬度部的寬度Wl短于所述中心線的長度LI。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，其中， 所述最大寬度部的寬度Wl被設(shè)為，所述長度LI的93%以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，其中， 所述寬度遞減部被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時呈向所述電極側(cè)凸起的彎曲形狀。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，其中， 所述催化劑載體被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時以所述中心線為長軸的橢圓形狀。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，其中， 所述催化劑載體的所述最大寬度部被形成在所述寬度遞減部以外的所有部分上。
6.如權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，其中， 所述催化劑載體被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時以所述中心線為中心的對稱形狀。
7.如權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體，其中， 所述催化劑載體被設(shè)為，在所述正交截面上觀察時以所述中心線的垂直平分線為中心的對稱形狀。
8.一種催化劑轉(zhuǎn)換裝置，具有: 權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中的任意一項所述的催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體； 催化劑，其被負(fù)載于所述催化劑負(fù)載用結(jié)構(gòu)體的所述催化劑載體上，并且用于凈化從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣。
【文檔編號】F01N3/28GK103492047SQ201280012697
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月23日
【發(fā)明者】橋元慶太, 垣花大, 小林竹雄, 渡邊剛, 笠井義幸, 伊藤匡人 申請人:豐田自動車株式會社, 日本礙子株式會社