電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電加熱式催化轉(zhuǎn)化器。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了凈化由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣中含有的有害物質(zhì)，在排氣管的路徑設(shè)置有催化轉(zhuǎn) 化器，該催化轉(zhuǎn)化器負(fù)載了能夠凈化尾氣的催化劑。
[0003] 為了提高基于催化轉(zhuǎn)化器的有害物質(zhì)的凈化效率，需要將催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的溫度 維持為適合于催化劑活化的溫度（下文中也稱為催化劑活化溫度）。
[0004] 但是，在不具備對(duì)構(gòu)成催化轉(zhuǎn)化器的催化劑載體進(jìn)行直接加熱的單元的車輛中， 車輛剛開(kāi)始運(yùn)行后，由于尾氣的溫度低，因而催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的溫度未達(dá)到催化劑活化溫 度，難以有效防止有害物質(zhì)的排出。
[0005] 另外，在混合動(dòng)力車輛中，不具備直接加熱上述催化劑載體的單元的情況下，在馬 達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的溫度降低，有時(shí)溫度會(huì)低于催化劑活化溫度，仍 然難以有效防止有害物質(zhì)的排出。
[0006] 為了消除這樣的問(wèn)題，專利文獻(xiàn)1等中公開(kāi)了下述發(fā)明：將催化劑載體本身制成 通過(guò)通電而放熱的放熱體，在必要時(shí)，使催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的溫度為催化劑活化溫度以上的 溫度。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2013-185573號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 圖3是示意性地示出專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的截面圖。
[0012] 如圖3所示，該電加熱式催化轉(zhuǎn)化器50具備作為放熱體的催化劑載體60、容納催 化劑載體60的外殼70、和設(shè)置于外殼70與催化劑載體60之間的絕緣性的墊80,外殼70 具備作為外部的隔壁的外管71、和設(shè)置于外管71的內(nèi)部的內(nèi)管74,為了防止內(nèi)管74與催 化劑載體60之間的短路，在內(nèi)管74設(shè)置有絕緣層76。
[0013] 另外，內(nèi)管74朝向外殼70的中心軸突出，該突出部分74a受到尾氣的高熱，因而 即使煙塵等顆粒（下文中稱為PM)附著，也可通過(guò)熱而促進(jìn)PM的氧化，并通過(guò)進(jìn)行燃燒而 除去，難以發(fā)生短路。
[0014] 專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器50中，突出部分74a彎曲，若使用噴槍 等設(shè)置絕緣層76,則絕緣層76容易停留于曲部，在曲部設(shè)置的絕緣層76的厚度具有大于在 其他部分設(shè)置的絕緣層76的厚度的傾向。
[0015] 另外，尾氣流入該電加熱式催化轉(zhuǎn)化器50、溫度上升時(shí)，由于曲部為彎曲的形狀， 因而加工時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力被釋放，所以容易產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于這些原因，對(duì)于在曲部設(shè)置 的絕緣層76會(huì)施加比在其他部分設(shè)置的絕緣層76大的熱應(yīng)力。因此，在曲部設(shè)置的絕緣 層76容易產(chǎn)生裂紋或剝離等破損。
[0016] 特別是，若在離催化劑載體60最近的曲部設(shè)置的絕緣層76產(chǎn)生破損，由于破損的 部分至催化劑載體60的距離近，因而在PM堆積時(shí)難以充分保持絕緣性，存在外殼70和催 化劑載體60容易短路的問(wèn)題。
[0017] 本發(fā)明是為了解決這樣的問(wèn)題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種耐久性優(yōu)異的電加 熱式催化轉(zhuǎn)化器，其中，即便在形成有絕緣層的內(nèi)管的曲部產(chǎn)生了熱應(yīng)力，絕緣層也難以產(chǎn) 生裂紋或剝離等破損。
[0018] 用于解決課題的方案
[0019] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明人進(jìn)行了反復(fù)深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)使在曲部 中的配置于最接近催化劑載體側(cè)的第1曲部所形成的第1曲部絕緣層的厚度為1〇〇 μπι~ 400 μ m，進(jìn)而使第1曲部絕緣層的厚度超過(guò)第1延伸部絕緣層的厚度的1倍且小于第1延 伸部絕緣層的厚度的1. 4倍，所述第1延伸部絕緣層形成在與第1曲部連結(jié)的延伸部中的 配置于催化劑載體側(cè)的第1延伸部，從而能夠緩和對(duì)絕緣層所施加的熱應(yīng)力，由此完成了 本發(fā)明。
[0020] 即，本發(fā)明的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的特征在于，其為用于凈化尾氣的電加熱式催 化轉(zhuǎn)化器，其具備：負(fù)載有催化劑并通過(guò)通電而放熱的催化劑載體、容納上述催化劑載體的 外殼、和介于上述催化劑載體與上述外殼之間的電絕緣性的墊，上述外殼具備設(shè)置于最外 側(cè)的外管、和設(shè)置于該外管的內(nèi)側(cè)的內(nèi)管，在利用包含上述外殼的中心軸的平面對(duì)自上述 催化劑載體起的上游側(cè)進(jìn)行切斷而得到的切斷面中，上述內(nèi)管具有按照向外側(cè)突出的方式 彎曲的至少一個(gè)曲部、和與上述曲部連結(jié)的延伸部，在上述內(nèi)管的上述曲部和上述延伸部 的至少內(nèi)表面形成有包含非晶性無(wú)機(jī)材料的絕緣層，在上述曲部中的配置于最接近上述催 化劑載體側(cè)的第1曲部所形成的第1曲部絕緣層的厚度為100μπι~400 μπι，上述第1曲 部絕緣層的厚度超過(guò)第1延伸部絕緣層的厚度的1倍且小于該第1延伸部絕緣層的厚度的 1. 4倍，所述第1延伸部絕緣層形成在與上述第1曲部連結(jié)的延伸部中的配置于上述催化劑 載體側(cè)的第1延伸部。
[0021] 上述電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，在利用包含上述外殼的中心軸的平面對(duì)自上述催化 劑載體起的上游側(cè)進(jìn)行切斷而得到的切斷面中，上述內(nèi)管具有按照向外側(cè)突出的方式彎曲 的至少一個(gè)曲部、和由上述曲部連結(jié)的延伸部。即，上述內(nèi)管的形狀為隨著向上游側(cè)而逐漸 變窄。
[0022] 此處，內(nèi)管也可以說(shuō)是向尾氣的流動(dòng)中突出。因此，催化劑載體的上游側(cè)的內(nèi)管受 到尾氣的熱，溫度容易上升。另外，由于在內(nèi)管與外管之間存在空間，因而能夠抑制熱從內(nèi) 管向外管移動(dòng)。由此，能夠高效地提高內(nèi)管的溫度。因此，即便ΡΜ附著于內(nèi)管，也可促進(jìn)ΡΜ 的氧化，能夠從內(nèi)管除去ΡΜ。其結(jié)果，能夠防止上述外殼與上述催化劑載體之間發(fā)生短路。
[0023] 另外，上述電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，在上述內(nèi)管的上述曲部和上述延伸部的至少 內(nèi)表面形成有包含非晶性無(wú)機(jī)材料的絕緣層。因此，能夠防止上述外殼與上述催化劑載體 之間發(fā)生短路。
[0024] 需要說(shuō)明的是，上述絕緣層包含非晶性無(wú)機(jī)材料，因而在涂布含有作為原料的非 晶性無(wú)機(jī)材料的粉末等的原料組合物后，使其加熱熔融，從而能夠比較簡(jiǎn)單地形成絕緣層。
[0025] 另外，上述電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，在上述曲部中的配置于最接近上述催化劑載 體側(cè)的第1曲部所形成的第1曲部絕緣層的厚度為100 ym~400 μπι。
[0026] 曲部容易發(fā)生溫度變化，而且由于為彎曲的形狀，因而若溫度上升，則加工時(shí)產(chǎn)生 的殘余應(yīng)力被釋放，所以容易產(chǎn)生熱應(yīng)力。因此，對(duì)于在曲部設(shè)置的絕緣層會(huì)施加比在延伸 部設(shè)置的絕緣層大的熱應(yīng)力。即，在曲部設(shè)置的絕緣層是容易產(chǎn)生裂紋或剝離等破損的部 分。特別是，若在離催化劑載體最近的曲部設(shè)置的絕緣層產(chǎn)生破損，則由于絕緣層破損的部 分至催化劑載體的距離近，因而在ΡΜ堆積時(shí)難以充分保持絕緣性。
[0027] 但是，若第1曲部絕緣層的厚度為100 μ m~400 μ m，則能夠充分緩和對(duì)第1曲部 絕緣層施加的熱應(yīng)力。
[0028] 若第1曲部絕緣層的厚度小于100 μ m，則絕緣性變得不充分，上述外殼與上述催 化劑載體之間有時(shí)會(huì)發(fā)生短路。另外，絕緣層的強(qiáng)度容易變得不充分，絕緣層容易因來(lái)自外 部的沖擊而受到損傷。
[0029] 若第1曲部絕緣層的厚度超過(guò)400 μπι，則絕緣層的內(nèi)部容易產(chǎn)生溫度差，容易產(chǎn) 生裂紋等。
[0030] 另外，上述電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，上述第1曲部絕緣層的厚度超過(guò)第1延伸部絕 緣層的厚度的1倍且小于該第1延伸部絕緣層的厚度的1. 4倍，所述第1延伸部絕緣層形 成在與上述第1曲部連結(jié)的延伸部中的配置于上述催化劑載體側(cè)的第1延伸部。
[0031] 若第1曲部絕緣層的厚度為第1延伸部絕緣層的厚度的1倍以下，則由于第1曲 部絕緣層的厚度薄，第1曲部絕緣層的絕緣性變得不充分，上述外殼與上述催化劑載體之 間有時(shí)會(huì)發(fā)生短路。另外，絕緣層的強(qiáng)度容易變得不充分，絕緣層容易因來(lái)自外部的沖擊而 受到損傷。若第1曲部絕緣層的厚度為第1延伸部絕緣層的厚度的1. 4倍以上，則難以緩 和熱應(yīng)力，絕緣層容易因來(lái)自內(nèi)部的熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋或剝離。
[0032] 本發(fā)明的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，上述第1曲部可以為以直線狀彎折的第1曲折 部。另外，上述第1曲部也可以為以曲線狀彎折的第1彎曲部。
[0033] 即，本發(fā)明的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，上述第1曲部無(wú)論怎樣彎折，均可起到本發(fā) 明的效果。
[0034] 本發(fā)明的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，上述第1曲折部的角度優(yōu)選為120°~150°。
[0035] 第1曲折部的角度若為120°~150°，則可以使催化劑載體的上游側(cè)的內(nèi)管適當(dāng) 地突出，可以實(shí)現(xiàn)下述兩種情況的兼顧：在尾氣流入時(shí)，使催化劑載體的上游側(cè)的內(nèi)管迅速 達(dá)到高溫；使氣體均勻地接觸催化劑載體。因此，可以適當(dāng)?shù)爻M。
[0036] 另外，角度為120°~150°的第1曲折部是容易受到熱應(yīng)力的形狀。但是，通過(guò) 如上控制第1曲部絕緣層的厚度，能夠緩和熱應(yīng)力產(chǎn)生的影響。
[0037] 本發(fā)明的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器中，上述第1彎曲部的曲率半徑優(yōu)選為5mm~15mm〇
[0038] 若第1彎曲部的曲率半徑為5mm~15mm，則可以使催化劑載體的上游側(cè)的內(nèi)管適 當(dāng)?shù)赝怀?，可以?shí)現(xiàn)下述