专利名称：电加热式催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及催化剂，尤其涉及为了有效地对例如从汽车等排出的废气进行净化而被通电加热的电加热式催化剂。
背景技术：
以往，已知有为实现废气的净化而被通电加热的电加热式催化剂(例如，参考专利文献I)。电加热式催化剂包括载体、以及固定于载体上以对载体通电的电极。电极将从电池等外部电源提供的电力提供给载体。载体经由电极被通电，由此被加热而活化。从而，根据电加热式催化剂，通过通电而强制加热载体，能够有效地净化废气。
在先技术文献专利文献I :日本专利文献特开平5-115795号公报。
发明内容
发明要解决的问题然而，在上述专利文献I所述的电加热式催化剂中，载体和电极由陶瓷和金属构成，两者彼此通过钎焊或熔接被固定。但是，当将热膨胀率不同的材料相互接合(即，将线膨胀系数小的陶瓷基材料和线膨胀系数大的金属基材料直接接合)时，因该热膨胀率的差而对结合面施加热应力。因此，对于将热膨胀率差异大的电极和载体直接接合的构造来说，当在产生温度变化的环境中持续使用时，由于施加到电极与载体的接合面的热应力，电极变得容易从载体上剥离。另外，代替如上述的电极和载体的直接接合，可想到以下构造在电解和载体之间设置缓解热应力的底层，并在该底层上通过固定层接合整个电极。但是，对于电极整体被接合到通过热喷镀而形成在底层上的固定层的构造来说，当电极与固定层的接合面、或者底层与固定层的接合面被施加热应力时，该电极无法自由热膨胀或热收缩，因此电极等容易发生龟裂、破裂等。本发明就是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种通过缓解由在载体与电极之间产生的热膨胀差引起的热应力可抑制电极的龟裂或破裂的电加热式催化剂。用于解决问题的手段上述目的在于通过以下电加热式催化剂来实现，该电加热式催化剂包括载体；两个以上在纵向上延伸的梳状电极；底层，所述底层设置在所述载体与所述梳状电极之间，并具有导电性；以及固定层，所述固定层具有导电性，所述固定层通过与所述梳状电极以及所述底层接合而相对于所述载体固定所述梳状电极，其中，所述固定层分散设置在所述梳状电极和所述底层上的多个位置，每个梳状电极分别在至少两个以上的彼此分离的位置处通过所述固定层局部地与所述梳状电极以及所述底层接合而相对于所述载体被固定。发明效果根据本发明，通过缓解由在载体和梳状电极之间产生的热膨胀差引起的热应力，可抑制梳状电极的龟裂或破裂。
图I是作为本发明的第一实施例的电加热式催化剂的结构图；图2A是本发明第一实施例的电加热式催化剂的主要部分的剖面图；图2B是本发明第一实施例的电加热式催化剂的主要部分的俯视图；图3是示出作为本发明的第一实施例的电加热式催化剂中的电流流动的图；图4A是本发明第二实施例的电加热式催化剂的主要部分的剖面图； 图4B是本发明第二实施例的电加热式催化剂的主要部分的俯视图；图5A是本发明第三实施例的电加热式催化剂的主要部分的剖面图；图5B是本发明第三实施例的电加热式催化剂的主要部分的俯视图；图6A是本发明第四实施例的电加热式催化剂的主要部分的剖面图；图6B是本发明第四实施例的电加热式催化剂的主要部分的俯视图。
具体实施例方式下面，使用附图对本发明涉及的电加热式催化剂的具体实施方式
进行说明。实施例I图I示出作为本发明的第一实施例的电加热式催化剂10的结构图。图2A示出了本实施例的电加热式催化剂10的主要部分的剖面图。另外，图2B示出了本实施例的电加热式催化剂10的主要部分的俯视图。本实施例的电加热式催化剂10是用于净化从例如汽车等排出的废气，其通过通电被加热从而活化。电加热式催化剂10包括由碳化硅(SiC)构成的、承载陶瓷催化剂的SiC载体12。SiC载体12通过加热而被升温，由此可发挥催化剂功能。SiC载体12被形成为圆柱状。SiC载体12被保持在形成为圆筒状的壳体14内。在SiC载体12和壳体14的外管之间设置有例如由氧化铝纤维集合体构成的、作为电绝缘体层和隔热层而发挥功能的垫16。SiC载体12在其整个外周面经垫16被壳体14的外管保持。垫16设置有开口部18。电加热式催化剂10还具有用于对SiC载体12进行通电加热的电极20。电极20相对于SiC载体12而被固定。电极20由具有导电性的金属(例如不锈钢)构成。电极20被形成为大致平板状(具体地说，沿SiC载体12的外壁弯曲的弯曲状)，并且以多个(例如12个)齿分别沿纵向平行延伸的方式被形成为梳齿状。下面，将电极20的各齿分别称为梳状电极20a。梳状电极20a在SiC载体12的外壁上沿着SiC载体12的轴向彼此隔开预定距离L而并排配置。各梳状电极20a分别具有预定的线宽X和预定的厚度d。电极20隔着具有导电性的底层22而被设置在SiC载体12上。S卩，在SiC载体12和电极20之间设置有具有导电性的底层22。底层22是通过热喷镀而形成在SiC载体12的表面上的多孔膜等，被形成为大致平板状(具体地说，为沿SiC载体12的外壁弯曲的弯曲状)。底层22被设置在SiC载体12的外部的一部分上，并具有比整个电极20的大小(面积)大的面积。底层22在其周边经由垫16而被壳体14的外管保持。底层22由具有SiC载体12的热膨胀率(SiC载体12的线膨胀系数较小)和电极20的热膨胀率(电极20的线膨胀系数较大)之间的膨胀率的金属材料(例如，NiCr基材料)构成，具有吸收在SiC载体12和电极20之间产生的热膨胀差的功能。电加热式催化剂10还具有将电极20相对于SiC载体进行固定的固定层24。固定层24与电极20和底层22这两者接合。在图2A中，分别用粗实线示出了固定层24与电极20的接合面SI、以及固定层24与底层22的接合面S2。通过在底层22上固定层24与梳状电极20a以及底层22接合，电极20被固定于SiC载体12。固定层24是通过热喷镀而形成在梳状电极20a以及底层22的表面上的层，通过热喷镀与梳状电极20a以及底层22接合。固定层24由具有电极20的热膨胀率和底层22的热膨胀率之间的热膨胀率的金属材料(例如，NiCr基材料或CoNiCr基材料)构成，并具有导电性。固定层24分散设置在梳状电极20a以及底层22的表面上的多个位置，并局部地与梳状电极22a以及底层22接合。各固定层24分别在梳状电极20a以及底层22的表面上被形成为半球状。各固定层24分别具有比电极20的各梳状电极20a的线宽x大的直径。各固定层24分别被形成为通过其顶点位于梳状电极20a的中心线上，将梳状电极20a与底层22的隔着梳状电极20a而位于与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位彼此连起来。即，各固定·层24分别与梳状电极20a接合，并且与底层22的、隔着该梳状电极20a并位于与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的两个表面部位接合(参考图2A和图2B)。梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的侧面两侧均被固定层24覆盖。梳状电极20a与底层22通过固定层24的接合，通过从载置在底层22上的电极20的上方朝向梳状电极20a的中心热喷镀固定层24来实现。固定层24针对电极20的每一条梳状电极20a被设置多个(在图2B中为两个位置)，并被配置在彼此分离的位置。各梳状电极20a分别在多个彼此分离的位置局部地与固定层24接合。各梳状电极20a分别在多个彼此分离的位置处通过固定层24局部地与梳状电极20a以及底层22接合而相对于SiC载体12被固定。就SiC载体12的轴向上排列的彼此邻接的梳状电极20a而言，固定层24在底层22的表面上被配置在倾斜的位置处。图3示出了本实施例的电加热式催化剂10中的电流流动的图。在图3中，分别用粗头线不出了固定层24与电极20的接合面SI、固定层24与底层22的接合面S2、以及底层22与SiC载体12的接合面S3。在本实施例的电加热式催化剂10中，当从外部通过布线对电极20通电时，电流经由梳状电极20a、固定层24以及底层22流向SiC载体12。具体地，如图3的箭头所示，电流从梳状电极20a通过梳状电极20a和固定层24的接合面流向固定层24,之后,从固定层24通过固定层24和底层22的接合面S2流向底层22，并且从底层22通过底层22和SiC载体12的接合面S3流向SiC载体12。当进行该通电时，SiC载体12被通电加热。SiC载体12被加热时活化，由此可净化废气。从而根据本实施例的电加热式催化剂10，通过通电对SiC载体12进行强制加热，由此能够有效地净化废气。另外，在本实施例的电加热式催化剂10中，在金属制的电极20和陶瓷制的SiC载体12之间设置有由金属材料构成的底层22，该金属材料具有该电极20的热膨胀率和SiC载体12的热膨胀率之间的热膨胀率。从而，当电加热式催化剂10在冷热循环(例如，温度有时上升到800°C )中发生热膨胀或热收缩时，通过底层22的存在而吸收SiC载体12和电极20之间的热膨胀差，能够降低并缓解施加在SiC载体12和电极20之间的热应力。因此，能够抑制因冷热循环中的热应力的作用而导致在SiC载体12上电极剥离或电极20发生龟裂或破裂。位于电极20与SiC载体12之间的底层22的厚度越大，施加在SiC载体12与电极20之间的热应力越被降低并缓解，而另一方面，由于底层22的电阻率变大，无法有效地使电流从电极20侧经过固定层24以及底层22流向SiC载体12。因此，位于电极20与SiC载体12之间的底层22的厚度被设定为兼顾电极20和SiC载体12之间的热应力的降低和通电效率。另外，在实施例中的电加热式催化剂10中，通过在SiC载体12上固定层24与梳状电极20a和底层22接合，电极20的各梳状电极20a分别相对于与底层22接合的SiC载体12被固定。该梳状电极20a向SiC载体12的固定通过该梳状电极20a在多个彼此分离的位置处局部地与固定层24接合而实现。因此，通过在多个彼此分离的位置处固定层24局部地与梳状电极20a以及底层22接合，各梳状电极20a相对于SiC载体12被固定。在该构造中，梳状电极20a在多个彼此分离的位置处局部地与固定层24接合而被限制，另一方面，其与固定层24的接合部之间的部位不被接合到任一层，可在底层22上不受限制地自由膨胀和伸缩。即，梳状电极20a是通过仅其一部分与附近的底层22成为一体与固定层24接合而相对于SiC载体12被固定、但允许其他部位自由变形的电极。因此，当电加热式催化剂10在冷热循环中发生了热膨胀或热收缩时，梳状电极20a的由热膨胀或热收缩引起的位移能够通过该梳状电极20a与固定层24的接合部之间的部位的变形来吸收，并且与梳状电极20a的整个下表面与固定层24接合而被限制的构造相t匕，能够降低并缓解施加在SiC载体12与电极20的梳状电极20a之间的热应力。从而，根据本实施例的电加热式催化剂10的构造，能够抑制由于冷热循环中的热应力的作用而在SiC载体12上电极20的梳状电极20a发生龟裂或破裂。并且，在本实施例地电加热式催化剂10中，就在SiC载体12的轴向上排列的彼此邻接的梳状电极20a而言，将梳状电极20a相对于SiC载体12固定的固定层24在底层22的表面上被配置在倾斜的位置上。固定层24是通过热喷镀而在底层22上形成为半球状的部件，具有比梳状电极20a的线宽X大的直径。根据本实施例的电加热式催化剂10的构造，与就在SiC载体12的轴向上排列的彼此相邻的梳状电极20a而言固定层24在其轴向上排列配置的构造相比，能够将在SiC载体12的轴向上排列的彼此邻接的梳状电极20a之间的分隔距离L抑制得较小。因此，能够缩小SiC载体12的表面上的整个电极20所占的区域面积，能够实现电极20和底层22的紧凑化。此外，在上述的第一实施例中，SiC载体12相当于权利要求书中记载的“载体”。实施例2在上述的第一实施例中，固定层24的直径大于梳状电极20a的线宽，各个固定层24分别与梳状电极20a接合，并且与底层22的、隔着该梳状电极20a而位于与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位双方接合。相对于此，在本发明的第二实施方式中，各个固定层分别与梳状电极20a接合，并且仅与底层22的、位于隔着该梳状电极20a而与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位中的一个表面部位接合。图4A示出了本实施例的电加热式催化剂100的主要部分剖面图。另外，图4B示出了本实施例的电加热式催化剂100的主要部分的俯视图。此外，在图4A和图4B中，对于与上述图I、图2A以及图2B所示的构成部分相同的部分，标注相同的标号并省略或简化对其的说明。电加热式催化剂100包括将电极20相对于SiC载体12而固定的固定层102。固定层102具有与上述的固定层24大致相同的形状和功能，并由与固定层24大致相同的金属材料构成。固定层102通过热喷镀与梳状电极20a及底层22接合。电极20通过在底层22上固定层102与梳状电极20a和底层22接合而相对于SiC载体12被固定。固定层102被分散设置在梳状电极20a和底层22的表面上的多个位置，梳状电极20a与底层22局部接合。各固定层102分别在梳状电极20a以及底层22的表面上被形成为半球状。各固定层102分别具有比电极20的各梳状电极20a的线宽x大的直径。各固定层102分别被形成为通过其顶点位于比梳状电极20a的中心线稍稍错开的线上，将梳状电极20a仅与底层22的隔着梳状电极20a而位于与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位中的一个表面部位彼此连起来。即，各固定层102分别与梳状电极20a接合，并且仅与底层 22的、隔着该梳状电极20a而位于与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位的一个表面部位接合(参考图4A和图4B)。梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的侧面中的一个侧面被固定层102覆盖，另一个侧面暴露于外部。梳状电极20a与底层22通过固定层102的接合，通过从载置在底层22上的电极20的上方朝向从梳状电极20a的中心稍稍错开的位置热喷镀固定层102来实现。固定层102针对电极20的每一条梳状电极20a被设置多个(在图4B中为两个位置)，并被配置在彼此分离的位置。各梳状电极20a分别在多个彼此分离的位置局部地与固定层102接合。就SiC载体12的轴向上排列的彼此邻接的梳状电极20a而言，固定层102在底层22的表面上被配置在倾斜的位置处。在本实施例的电加热式催化剂100中，当从外部通过布线对电极20通电时，电流经由梳状电极20a、固定层102以及底层22流向SiC载体12。当进行该通电时，SiC载体12被通电加热。从而,在本实施例的电加热式催化剂100中，通过通电对SiC载体12进行强制加热，也能够有效地净化废气。另外，在实施例中的电加热式催化剂100中，通过在SiC载体12上固定层102与梳状电极20a以及底层22接合，电极20的各梳状电极20a分别相对于与底层22接合的SiC载体12被固定。该梳状电极20a向SiC载体12的固定通过该梳状电极20a在多个彼此分离的位置处局部地与固定层102接合而实现。因此，在本实施例地电加热式催化剂100中，也与上述第一实施例的电加热式催化剂10同样地，能够抑制由于冷热循环中的热应力的作用而在SiC载体12上电极20的梳状电极20a发生龟裂或破裂。另外，就在SiC载体12的轴向上排列的彼此邻接的梳状电极20a而言，固定层102在底层22的表面上被配置在倾斜的位置上。因此，在本实施例地电加热式催化剂100中，也能够缩小SiC载体12的表面上的整个电极20所占的区域面积，可实现电极20和底层22的紧凑化。并且，在本实施例地电加热式催化剂100中，如上所述，各固定层102分别与梳状电极20a接合，并且仅与底层22的、隔着该梳状电极而位于与梳状电极20a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位的一个表面部位接合。梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的一个侧面被固定层102覆盖,而另一个侧面不与固定层102邻接而暴露于外部。该构造与梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的侧面两侧均被固定侧24覆盖的第一实施例的构造相比，能够提高梳状电极20a的膨胀和伸缩的自由度。因此，当电加热式催化剂100在冷热循环中发生了热膨胀或热收缩时，梳状电极20a的由热膨胀或热收缩而引起的位移能够通过该梳状电极20a的变形来吸收，并且与梳状电极20a整体与固定层102接合而被限制的构造相比，能够降低并缓解施加在SiC载体12与电极20的梳状电极20a之间的热应力。因此，根据本实施例的电加热式催化剂100的构造，能够抑制由于冷热循环中的热应力的作用而在SiC载体12上电极20的梳状电极20a发生龟裂或破裂。 实施例3在上述的第一和第二实施例中，固定层24、102针对电极20的每一条梳状电极20a被设置多个，并被配置在彼此分离的位置。相对于此，在本发明的第三实施例中，设置在各梳状电极20a的固定层和被设置在与该梳状电极20a在SiC载体12的轴向(与梳状电极20a的纵向垂直的方向)的一侧上相邻的梳状电极20a上的固定层被共用。即，梳状电极20a和底层22通过一个固定层的接合以横跨在与该梳状电极20a的纵向垂直的方向上彼此邻接的两个梳状电极20a的方式进行。图5A示出了本实施例的电加热式催化剂200的主要部分的剖面图。另外，图5B示出了本实施例的电加热式催化剂200的主要部分的俯视图。此外，在图5A和图5B中，对于与上述图I、图2A以及图2B所示的构成部分相同的部分，标注相同的标号并省略或简化对其的说明。电加热式催化剂200包括将电极20相对于SiC载体12固定的固定层202。固定层202具有与上述固定层24、102大致相同的形状和功能，并由与固定层24、102大致相同的金属材料构成。固定层102通过热喷镀与梳状电极20a以及底层22接合。通过在底层22上固定层202与梳状电极20a以及底层22接合，电极20相对于SiC载体12被固定。固定层202被分散设置在梳状电极20a和底层22的表面上的多个位置，梳状电极20a与底层22局部接合。各固定层202分别在梳状电极20a以及底层22的表面上被形成为半球状。各固定层202分别具有比在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状电极20a的分隔距离L大的直径。各固定层202分别被形成为通过其顶点位于上述邻接的两个梳状电极20a的中间线上，将该两个梳状电极20a与底层22的位于该两个梳状电极20a之间的表面部位彼此连起来。即，各固定层202分别与在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状电极20a接合，并且与底层22的、位于该两个梳状电极20a之间的表面部位接合(参考图5A和图5B)。梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的侧面中的某一侧面被固定层202覆盖，另一侧面暴漏于外部。梳状电极20a与底层22通过固定层202的接合，通过从载置在底层22上的电极20的上方朝向相邻的两个梳状电极20a的中间热喷镀固定层202来实现。固定层202针对电极20的每一条梳状电极20a被设置多个(在图5B中为两个位置)，并被配置在彼此分离的位置。各梳状电极20a分别在多个彼此分离的位置局部地与固定层202接
八
口 o
在本实施例的电加热式催化剂200中，当从外部通过布线对电极20通电时，电流经由梳状电极20a、固定层202以及底层22流向SiC载体12。当进行该通电时，SiC载体12被通电加热。从而,在本实施例的电加热式催化剂200中，通过通电对SiC载体12进行强制加热，也能够有效地净化废气。另外，在实施例中的电加热式催化剂200中，通过在SiC载体12上固定层202与梳状电极20a和底层22接合，电极20的各梳状电极20a分别相对于与底层22接合的SiC载体12被固定。该梳状电极20a向SiC载体12的固定通过该梳状电极20a在多个彼此分离的位置处局部与固定层102接合而实现。因此，在本实施例地电加热式催化剂200中，也与上述第一和第二实施例的电加热式催化剂10、100同样地，能够抑制因冷热循环中的热应力的作用而引起在SiC载体12上电极20的梳状电极20a发生龟裂或破裂。并且，在本实施例地电加热式催化剂200中，如上所述，各固定层202分别与在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状电极20a接合，并与底层22地、位于那两个梳状电极20a 之间的表面部位接合。梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的一个侧面被固定层202覆盖，而另一个侧面不与固定层202邻接且向外部露出。该构造与梳状电极20a的面向与纵向垂直的方向的侧面是两侧并且被固定侧24覆盖的第一实施例的构造相比，能够提高梳状电极20a中的膨胀、伸缩的自由度。因此，当电加热式催化剂200在冷热循环中发生了热膨胀或热收缩时，通过该梳状电极20a的变形能够吸收由梳状电极20a的热膨胀或热收缩而引起的位移，并且与梳状电极20a整体与固定层202接合并被限制的构造相比，能够降低并缓解施加在SiC载体12和电极20的梳状电极20a之间的热应力。因此，根据本实施例的电加热式催化剂200的构造，能够抑制因冷热循环中的热应力的作用而导致在SiC载体12上电极20的梳状电极20a发生龟裂或破裂。并且，在本实施例地电加热式催化剂200中，各固定层202分别与在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状电极20a接合，并且与底层220的、位于该两个梳状电极20a之间的表面部位接合。即，梳状电极20a与底层22通过各固定层202的接合分别以横跨在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状电极20a的方式进行。在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状电极20a在与各固定层202的各个接合位置处通过共用的固定层202而接合。该构造与上述的第一和第二实施例的构造相比，由于能够将用于在SiC载体上固定所有梳状电极20a所需的固定层202的总数减少一半，因此能够削减用于制造电加热式 催化剂200的加工时间。在该构造中，也与上述第一和第二实施例的构造同样，施加在SiC载体12和电极20的梳状电极20a之间的热应力的降低和缓解功能完全不受损。从而，根据本实施例的电加热式催化剂200，能够在降低并缓解施加在SiC载体12和电极20的梳状电极20a之间的热应力的同时，缩短制造时间并削减制造成本。在上述第三实施例中，各固定层202横跨在SiC载体12的轴向上邻接的两个梳状20a，但也可以横跨在SiC载体12的轴向上彼此邻接的三个以上的梳状电极20a。实施例4图6A示出了本发明第四实施例的电加热式催化剂300的主要部分的剖面图。另夕卜，图6B示出了本实施例的电加热式催化剂300的主要部分的俯视图。此外，在图6A和图6B中，对于与上述图I、图2A以及图2B所示的构成部分相同的部分，标注相同的标号并省略或简化对其的说明。电加热式催化剂300包括用于对SiC载体12进行通电加热的电极302。电极302具有与上述的电极20大致相同的形状和功能，并由与电极20大致相同的金属材料构成。将电极302的各齿分别称为梳状电极302a。梳状电极302a在SiC载体12的外壁上沿着SiC载体12的轴向彼此分离预定距离L而排列配置。电极302隔着底层22被设置在SiC载体12上。电加热式催化剂300包括将电极302相对于SiC载体12固定的固定层304。固定层304具有与上述的固定层24大致相同的形状和功能，并由与固定层24大致相同的金属材料构成。固定层304通过热喷镀与梳状电极302a以及底层22接合。通过在底层22上固定层304与梳状电极302a和底层22接合，电极302相对于SiC载体12被固定。固定层304被分散设置在梳状电极302a和底层22的表面上的多个位置，梳状电极302a与底层22局部接合。
各固定层304分别在梳状电极302a以及底层22的表面上被形成为半球状。各固定层304分别具有比电极302的梳状电极302a的线宽x大的直径。各固定层202分别被形成为通过其顶点位于梳状电极302a的中心线上，将梳状电极302a与底层22的、隔着该梳状电极302a而位于与梳状电极302a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位彼此连起来。即，各固定层304分别与梳状电极302a接合，并且与底层22的、隔着该梳状电极302a而位于与梳状电极302a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位双方接合(参考图6A和图6B)。梳状电极302a的面向与纵向垂直的方向的侧面两侧均被固定层304覆盖。梳状电极302a与底层22通过固定层304的接合，通过从载置在底层22上的电极302的上方朝向梳状电极302a的中心热喷镀固定层304来实现。固定层304针对电极302的每一条梳状电极302a被设置多个(在图6B中为两个位置)，并被配置在彼此分离的位置。各梳状电极302a分别在多个彼此分离的位置处局部地与固定层304接合。各梳状电极302a分别在多个彼此分离的位置处通过固定层304局部地与梳状电极302a以及底层22接合，而相对于SiC载体12被固定。就SiC载体12的轴向上排列的彼此邻接的梳状电极302a而言，固定层304在底层22的表面上被配置在倾斜的位置。另外，梳状电极302具有朝向底层22或SiC载体12贯穿的贯穿孔306。贯穿孔306被设置在与固定层304接合的每个部位上。另外，底层22具有朝向SiC载体12贯穿的贯穿孔308。贯穿孔308被设置在与固定层304以及梳状电极302a接合的每个部位上。贯穿孔306和贯穿孔308彼此连通。固定层304被填充到梳状电极302a的贯通孔306内，并且被填充到底层22的贯穿孔308内。固定层304以使贯穿孔306、308经过固定层304的顶点的方式(即，以从上方观看时贯穿孔306、308位于固定层304的大致正中央的方式)形成(参考图6B)。在本实施例的电加热式催化剂300中，为了实现固定层304与电极302的接合以及固定层304与底层22的接合，固定层304的热喷镀从载置在底层22上的电极302的上方朝向梳状电极302a的中心进行。当进行了该固定层304的热喷镀时，固定层304穿过梳状电极302a的贯通孔306以及底层22的贯通孔308而到达SiC载体12的表面，由此固定层304直接与SiC载体12接合。在图6A中，用粗实线示出了固定层304与SiC载体12的接合面S4。在该构造中，当从外部通过布线对电极302通电时，电流经由梳状电极302a、固定层304以及底层22流向SiC载体12。具体地，电流从梳状电极302a通过梳状电极302a与固定层304的接合面SI流向固定层24，之后，(I)从处于梳状电极302a的外侧的固定层24通过固定层24与底层22的接合面S2流向底层22，然后从底层22通过底层22与SiC载体12的接合面S3流向SiC载体12，并且(2)从处于梳状电极302a的贯穿孔306和底层22的贯穿孔308的固定层304通过固定层304与SiC载体12的接合面S4流向SiC载体12。当进行该通电时，SiC载体12被通电加热。SiC载体12被加热时活化，由此可净化废气。因此，根据本实施例的电加热式催化剂300，通过通电对SiC载体12进行强制加热，能够有效地净化废气。另外，本实施例的电加热式催化剂300能够获得与上述第一实施 例的电加热式催化剂10同样的效果。并且，当从上述的电极302向SiC载体12进行了通电时，形成从梳状电极302a流向固定层304的电流不流过底层22而是通过贯穿孔306、308内之后通过上述的接合面S4直接流向SiC载体12的路径。即，在本实施例的电加热式催化剂300的构造中，能够形成不通过底层22从而减少了不同材料之间接合的接合面的数目的电流路径，作为电流从梳状电极302a流向SiC载体12的路径。因此，根据本实施例的电加热式催化剂300，能够抑制在从梳状电极302a向SiC载体12提供电流时在接合部处的电损失，由此能够有效地进行从梳状电极302a向SiC载体12的通电。在上述的第四实施例中，将固定层304与上述第一实施例同样地与梳状电极302a接合，并且与底层22的、隔着该梳状电极302a而位于与梳状电极302a的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位双方接合，并在此基础上，将该固定层304形成为使贯穿孔306、308经过其顶点，但是本发明不限定于此，也可以将固定层304与上述第二实施例同样地与梳状电极20a接合，并且仅与底层22的、隔着该梳状电极20a而位于与梳状电极302a的纵向垂直的方向上的两侧的一个表面部位接合，并且在此基础上，将该固定层304形成为使贯穿孔306、308经过从其顶点稍稍错开的位置。然而，在上述的第一至第四实施例中，将承载陶瓷催化剂的陶瓷载体设为基于碳化硅的SiC载体12，但本发明不限定于此，也可以是使用了其他陶瓷材料的载体。另外，在上述的第一至第四实施例中，将固定层24、102、202、304形成为半球状，但本发明不限定于此，也可以形成为矩形形状。标号说明10、100、200、300电加热式催化剂12SiC 载体20、302 电极20a、302a 梳状电极22 底层24、102、202、304 固定层
权利要求
1.一种电加热式催化剂,其特征在于,包括 载体； 两个以上在纵向上延伸的梳状电极； 底层，所述底层设置在所述载体与所述梳状电极之间，并具有导电性；以及固定层，所述固定层具有导电性，所述固定层通过与所述梳状电极以及所述底层接合而相对于所述载体固定所述梳状电极， 其中， 所述固定层分散设置在所述梳状电极和所述底层上的多个位置， 每个梳状电极分别在至少两个以上的彼此分离的位置处通过所述固定层局部地与所述梳状电极以及所述底层接合而相对于所述载体被固定。
2.如权利要求I所述的电加热式催化剂，其特征在于， 所述底层具有所述载体的热膨胀率和所述梳状电极的热膨胀率之间的热膨胀率。
3.如权利要求2所述的电加热式催化剂，其特征在于， 所述载体是由陶瓷构成的陶瓷载体， 所述梳状电极是金属电极。
4.如权利要求I至3中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于， 每个固定层分别与所述梳状电极接合，并且与所述底层的、隔着该梳状电极而位于与该梳状电极的纵向垂直的方向上的两侧的两个表面部位接合。
5.如权利要求I至3中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于， 每个固定层分别与所述梳状电极接合，并且与所述底层的、隔着该梳状电极而位于与该梳状电极的纵向垂直的方向上的两侧的表面部位中的一者接合。
6.如权利要求I至3中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于， 每个固定层与所述梳状电极以及所述底层的接合分别以横跨在与该梳状电极的纵向垂直的方向上邻接的至少两个所述梳状电极的方式进行。
7.如权利要求I至6中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于， 所述梳状电极具有向所述底层贯穿的贯穿孔， 所述底层具有与所述梳状电极的贯穿孔连通并向所述载体贯穿的贯穿孔，并且， 所述固定层通过所述梳状电极的贯穿孔和所述底层的贯穿孔与所述载体直接接合。
8.如权利要求I至7中任一项所述的电加热式催化剂，其特征在于， 所述固定层通过热喷镀而形成。
全文摘要
本发明是一种通过缓解由于在载体和梳状电极之间产生的热膨胀差而引起的热应力来抑制梳状电极的龟裂或破裂的电加热式催化剂，包括载体；两个以上在纵向上延伸的梳状电极；底层，所述底层设置在载体与梳状电极之间，并具有导电性；以及固定层，所述固定层具有导电性，所述固定层通过与梳状电极以及底层接合而相对于载体固定梳状电极，其中，固定层分散设置在梳状电极和底层上的多个位置，每个梳状电极分别在至少两个以上的彼此分离的位置处通过固定层局部地与梳状电极以及底层接合而相对于载体被固定。
文档编号B01D53/86GK102686313SQ20108005997
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月11日 优先权日2010年11月11日
发明者下田健二, 内藤秀次, 木下靖朗, 梶刚三, 饭田达雄, 高垣忠史 申请人:丰田自动车株式会社