电加热式催化转化器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电加热式催化转化器。
【背景技术】
[0002] 为了净化由发动机排出的尾气中含有的有害物质，在排气管的路径设置有催化转 化器，该催化转化器负载了能够净化尾气的催化剂。
[0003] 为了提高基于上述催化转化器的有害物质的净化效率，需要将催化转化器内部的 温度维持为适合于催化剂活化的温度（下文中也称为催化剂活化温度）。
[0004] 但是，在不具备对构成催化转化器的催化剂载体进行直接加热的单元的车辆中， 车辆刚开始运行后，由于尾气的温度低，因而催化转化器内部的温度未达到催化剂活化温 度，难以有效防止有害物质的排出。
[0005] 另外，在混合动力车辆中，不具备直接加热上述催化剂载体的单元的情况下，在马 达运转、发动机停止时，催化转化器内部的温度降低，有时温度会低于催化剂活化温度，仍 然难以有效防止有害物质的排出。
[0006] 为了消除这样的问题，专利文献1等中公开了下述发明：将催化剂载体本身制成 通过通电而放热的放热体，在必要时，使催化转化器内部的温度为催化剂活化温度以上的 温度。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2013-185573号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的课题
[0011] 图3是示意性地示出专利文献1所公开的催化转化器的截面图。
[0012] 如图3所示，该催化转化器100具备作为放热体的催化剂载体60、容纳催化剂载 体60的外壳70、和设置于外壳70与催化剂载体60之间的绝缘性的垫80,外壳70具备作 为外部的隔壁的外管71、和设置于外管71的内部的内管74,为了防止内管74与催化剂载 体60之间的短路，在内管74设置有绝缘层106。
[0013] 另外，内管74朝向外壳70的中心轴突出，该突出部分74a受到尾气的高热，因而 即使烟尘等颗粒（下文中称为PM)附着，也可通过热而促进PM的氧化，并通过进行燃烧而 除去，难以发生短路。
[0014] 但另一方面，突出的内管74的前端部容易与由发动机等排出的高温尾气接触，因 而温度升高。另外，关于催化剂载体60的上游侧的内管74,随着从前端部向催化剂载体，温 度逐渐降低，但由于前端部温度高，因而前端部附近的温度梯度比其它部分更大。
[0015] 因此，作用于前端部分及其附近的热应力增大，在内管的前端部附近具有绝缘层 106容易产生裂纹或剥离的问题。
[0016] 本发明是为了解决这样的问题而进行的，其目的在于提供一种耐久性优异的电加 热式催化转化器，其中，在催化剂载体的上游侧，即使形成于内管的前端部及其附近的绝缘 层产生大的热应力，绝缘层也难以产生裂纹或剥离。
[0017] 用于解决课题的方案
[0018] 为了达到上述目的，本发明的电加热式催化转化器的特征在于，其为用于净化尾 气的电加热式催化转化器，其具备：负载有催化剂并通过通电而放热的催化剂载体、容纳 上述催化剂载体的外壳、和介于上述催化剂载体与上述外壳之间的电绝缘性的垫，上述外 壳具备设置于最外侧的外管、和设置于该外管的内侧的内管，在利用包含上述外壳的中心 轴的平面对自上述催化剂载体起的上游侧进行切断而得到的切断面中，上述内管在按照向 外侧突出的方式弯曲至少1次后，向上述外壳的中心轴方向倾斜地延伸，相对于从上述内 管的前端部至上述催化剂载体的端部为止的上述内管的长度，在从上述内管的前端部起 至10%为止的距离形成厚度为100 ym~200 μπι的绝缘层，相对于从上述内管的上述催化 剂载体的端部至上述内管的前端部为止的上述内管的长度，在从上述内管的前端部起超过 10%至50%为止的距离形成厚度为100 μπι~400 μπι的绝缘层，在从上述内管的前端部起 至10%为止的距离所形成的绝缘层的厚度比在从上述内管的前端部起超过10%至50%为 止的距离所形成的绝缘层的厚度薄。
[0019] 在测定内管的长度时，按照与内管的形状一致的方式在内管的内侧配置带状部 件，用尺子测定该带的长度，由此作为内管的长度。另外，在确定自内管的前端起的特定距 离时，也可以使用带状部件。
[0020] 上述电加热式催化转化器中，由于内管的前端部的温度高，因此，相对于从上述内 管的前端部至上述催化剂载体的端部为止的上述内管的长度，在从内管的前端部起至10% 为止的距离（下文中有时称为第1前端区域）产生大的温度梯度。由于该温度梯度，在形 成于第1前端区域的绝缘层内会产生大的热应力。但是，通过使形成于温度高的第1前端 区域的绝缘层的厚度小于在从上述内管的前端部起超过10%至50%为止的距离（下文中 有时称为第2前端区域）所形成的绝缘层的厚度，能够缓和第1前端区域的应力，还能够缓 和绝缘层内的热应力。另外，通过使第1前端区域的绝缘层的厚度在不损害绝缘性能的范 围内尽可能薄至100 μπι~200 μπι，从而能够尽可能地抑制应力的产生，可防止绝缘层产生 裂纹或剥离。
[0021] 此外，在第2前端区域（从内管的前端部起超过10%至50%为止的距离）以 100 μ m~400 μ m的厚度形成了厚度比第1前端区域厚的绝缘层，但在该部分温度梯度比第 1前端区域小，因而即使在第2前端区域因温度梯度而产生大的热应力，绝缘层也难以产生 裂纹或剥离。
[0022] 因此，具有上述结构的本发明的电加热式催化转化器不会在内管与催化剂载体之 间发生短路等，可形成耐久性优异的电加热式催化转化器。
[0023] 本发明的电加热式催化转化器中，上述绝缘层优选包含非晶性无机材料。
[0024] 上述电加热式催化转化器中，若上述绝缘层包含非晶性无机材料，则在涂布含有 作为原料的非晶性无机材料的粉末等的原料组合物后，使其加热熔融，从而能够比较简单 地形成膜厚均匀的绝缘层。
[0025] 本发明的电加热式催化转化器中，上述绝缘层优选还包含结晶性无机材料。
[0026] 上述电加热式催化转化器中，若绝缘层中包含具有耐热性的结晶性无机材料，则 能够提高绝缘层的耐热性，上述绝缘层以机械方式被增强。
[0027] 本发明的电加热式催化转化器中，上述非晶性无机材料优选由软化点为300°C~ 1000°C的低软化点玻璃构成。
[0028] 上述电加热式催化转化器中，若非晶性无机材料由软化点为300°C~1000°C的低 软化点玻璃构成，在将包含上述低软化点玻璃的原料组合物涂布至内管后，使其加热熔融， 从而能够比较简单地形成绝缘层。
[0029] 若上述低软化点玻璃的软化点小于300°C，则软化点的温度过低，因此在加热处理 时成为绝缘层的层容易因熔融等而流动，难以形成厚度均匀的层。另一方面，若低软化点玻 璃的软化点超过l〇〇〇°C，则相反地需要将加热处理的温度设定得极高，因而内管的机械特 性有可能因加热而劣化。
[0030] 本发明的电加热式催化转化器中，上述低软化点玻璃优选为包含钡玻璃、硼玻璃、 锶玻璃、铝硅酸盐玻璃、钠锌玻璃以及钠钡玻璃中的至少一种的玻璃。
[0031] 本发明的电加热式催化转化器中，上述结晶性无机材料优选包含氧化钙、氧化镁、 二氧化铈、氧化铝以及过渡金属的氧化物中的至少一种。
[0032] 上述电加热式催化转化器中，若绝缘层包含具有耐热性的氧化钙、氧化镁、二氧化 铈、氧化铝以及过渡金属的氧化物中的至少一种，则能够改善绝缘层的耐热性、机械特性。
[0033] 本发明的电加热式催化转化器中，优选对作为形成上述绝缘层的对象的内管的表 面部分已实施粗糙化处理。
[0034] 上述电加热式催化转化器中，若对内管的表面部分已实施粗糙化处理，则内管的 表面积增加，绝缘层与内管的密合性得到改善，即使发生温度变化等也能够形成难以产生 剥离的绝缘层。
【附图说明】
[0035] 图1的（a)是示意性地示出本发明的电加热式催化转化器的一例的截面图，图1 的（b)是示出构成上述电加热式催化转化器的内管的前端部分的区域A的截面图。
[0036] 图2的（a)是示意性地示出本发明的电加热式催化转化器的另一例的截面图，图 2的（b)是示出构成上述电加热式催化转化器的内管的前端部分的区域B的截面图。
[0037] 图3是示意性地示出专利文献1所公开的催化转化器的截面图。
【具体实施方式】
[0038] 下面，对本发明进行具体说明。但是，本发明不限定于以下的内容，可以在不改变 本发明的要点的范围内适宜变更而适用。
[0039] 下面，对本发明的电加热式催化转化器进行说明。
[0040] 本发明的电加热式催化转化器的特征在于，其为用于净化尾气的电加热式催化转 化器，其具备：负载有催化剂并通过通电而放热的催化剂载体、容纳上述催化剂载体的外 壳、和介于上述催化剂载体与上述外壳之间的电绝缘性的垫，
[0041] 上述外壳具备设置于最外侧的外管、和设置于该外管的内侧的内管，在利用包含 上述外壳的中心轴的平面对自上述催化剂载体起的上游侧进行切断而得到的切断面中，上 述内管在按照向外侧突出的方式弯曲至少1次后，向上述外壳的中心轴方向倾斜地延伸， 相对于从上述内管的前端部至上述催化剂载体的端部为止的上述内管的长度，在从上述内 管的前端部起至10%为止的距离形成厚度为100 μπι~200 μπι的绝缘层，相对于从上述内 管的上述催化剂载体的端部至上述内管的前端部为止的上述内管的长度，在从上述内管的 前端部起超过10%至50%为止的距离形成厚度为100 μπι~400 μπι的绝缘层，在从上述内 管的前端部起至10%为止的距离所形成的绝缘层的厚度比在从上述内管的前端部起超过 10%至50%为止的距离所形成的绝缘层的厚度薄。
[0042] 图1的（a)是示意性地示出本发明的电加热式催化转化器的一例的截面图，图1 的（b)是示