JP2014105694A - 通電加熱式触媒装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】触媒が担持されたセラミックスからなる担体20と、担体20の外周面において、互いに対向しつつ担体の軸方向に延設された一対の表面電極31と、表面電極31へ外部から電力を供給する櫛歯状の配線32と、配線32を表面電極31へ固定する複数の固定層33と、を備え、表面電極31を介して担体20を通電加熱する通電加熱式触媒装置。配線32の伸びが15%以上である。
【選択図】図1
Description
上記配線は、冷間圧延された薄板すなわち加工材であるため、伸びが1%程度と小さく、熱サイクルにより繰り返し負荷される熱ひずみにより破断(熱サイクル疲労破壊)に至る恐れがあった。
触媒が担持されたセラミックスからなる担体と、
前記担体の外周面において、互いに対向しつつ前記担体の軸方向に延設された一対の表面電極と、
前記表面電極へ外部から電力を供給する櫛歯状の配線と、
前記配線を前記表面電極へ固定する複数の固定層と、を備え、前記表面電極を介して前記担体を通電加熱する通電加熱式触媒装置であって、
前記配線の伸びが15%以上であるものである。前記配線が焼鈍材からなることが好ましい。このような構成により、配線の熱サイクル疲労特性を向上することができる。
前記配線は、前記固定層が形成された位置に貫通孔を備えていることが好ましい。固定層による固定力を向上させることができる。
また、前記配線が、前記担体の周方向に延設され、かつ、前記表面電極における前記軸方向の中央部に接続された櫛歯状の第1配線と、前記第1配線から前記表面電極の端部へ向かって前記軸方向に延設された櫛歯状の第2配線と、を備えることが好ましい。
触媒が担持されたセラミックスからなる担体の表面に形成された表面電極を介して前記担体を通電加熱する通電加熱式触媒装置の製造方法であって、
前記担体の外周面に、互いに対向させて前記担体の軸方向に延設された一対の前記表面電極を形成する工程と、
外部から電力を供給する櫛歯状の配線を、複数の固定層により前記表面電極に固定する工程と、を備え、
前記配線の伸びを15%以上とするものである。前記配線を焼鈍材から構成することが好ましい。このような構成により、配線の熱サイクル疲労特性を向上することができる。
前記配線における前記複数の固定層を形成する位置の間に屈曲部を形成することが好ましい。このような構成において特に配線の熱サイクル疲労特性を向上することができる。
前記配線における前記複数の固定層を形成する位置に貫通孔を形成することが好ましい。固定層による固定力を向上させることができる。
前記配線に、前記担体の周方向に延設され、かつ、前記表面電極における前記軸方向の中央部に接続された櫛歯状の第1配線と、前記第1配線から前記表面電極の端部へ向かって前記軸方向に延設された櫛歯状の第2配線と、を形成することが好ましい。
まず、図1〜3を参照して、実施の形態1に係る通電加熱式触媒装置について説明する。図1は、実施の形態1に係る通電加熱式触媒装置100の斜視図である。図2は、実施の形態1に係る通電加熱式触媒装置100を表面電極31の真上から見た平面図である。図3は、図2におけるIII-III切断線による断面図であって、固定層33が形成された部位での断面図である。
このような構成により、金属からなる配線32とセラミックスからなる担体20との線膨張係数差に基づく熱ひずみ(熱応力)を緩和することができる。
次に、図7を参照して、実施の形態2に係る通電加熱式触媒装置について説明する。図7は、実施の形態2に係る通電加熱式触媒装置の配線32の平面図(a)、図7(a)のVIIB−VIIB切断線による断面図(b)、及び図7(a)のVIIC−VIIC切断線による断面図(c)である。
図7に示すように、実施の形態2に係る配線32(第1配線32a及び第2配線32b)には、円形状の固定層33の形成位置にこれと同心円状の貫通孔36が形成されている。また、貫通孔36の周囲には2つのバイパス配線35が形成されている。
表面電極31と接触することができる。さらに、固定層33が配線32のバイパス配線35の下に入り込むことできるため、空洞が形成されていない。そのため、実施の形態1に係る図8のような場合に比べ、固定層33による固定力が向上するとともに、通電面積が増加し、担体20への電力供給を安定化させることができる。ここで、図9における2つのバイパス配線35の断面積の合計は、図8における配線32の断面積以上とすることが好ましい。
(実施例1)
厚さ0.1mmのステンレス系合金(Fe−20質量%Cr−5質量%Al)の冷間圧延材を不活性ガス雰囲気下で900℃×5分間熱処理した後、炉冷し、焼鈍材からなる配線32を準備した。この焼鈍材からなる配線32は、線膨張係数=11.5×10−6/℃、伸び=20%、引張強度=715N/mm2、ビッカース硬=236Hvを示した。
次に、表面電極31上に、上記の焼鈍材からなる配線32を配置し、その上にマスキングジグ治具を用いたプラズマ溶射により、厚さ0.4mmの固定層33を形成した。図2に示したように、2つの表面電極31のそれぞれに、16個ずつ合計32個の固定層33を形成した。
作成された通電加熱式触媒装置に熱サイクル(150〜900℃、10分×1000サイクル)を負荷した後、配線32の断線有無を確認した。配線32の断線は1箇所も確認されなかった。
厚さ0.1mmのステンレス系合金(Fe−20質量%Cr−5質量%Al)の冷間圧延材からなる配線32を準備した。この加工材からなる配線32は、線膨張係数=11.5×10−6/℃、伸び=1%、引張強度=1330N/mm2、ビッカース硬=390Hvを示した。それ以外の条件は実施例1と同じである。
配線32の断線は21箇所で確認された。いずれの断線も図2に示した屈曲部34で確認された。ここで、図2に示したように、この通電加熱式触媒装置は、2つの表面電極31のそれぞれに、16箇所ずつ合計32箇所の屈曲部34を備えている。すなわち、32箇所の屈曲部34うち、21箇所で破断が確認された。
31 表面電極
32 配線
32a 第1配線
32b 第2配線
33 固定層
34 屈曲部
34a 頂部
34b 根元部
35 バイパス配線
36 貫通孔
37 空洞
50 マット
50a 開口部
100 通電加熱式触媒装置
Claims (11)
- 触媒が担持されたセラミックスからなる担体と、
前記担体の外周面において、互いに対向しつつ前記担体の軸方向に延設された一対の表面電極と、
前記表面電極へ外部から電力を供給する櫛歯状の配線と、
前記配線を前記表面電極へ固定する複数の固定層と、を備え、前記表面電極を介して前記担体を通電加熱する通電加熱式触媒装置であって、
前記配線の伸びが15%以上である、通電加熱式触媒装置。 - 前記配線が焼鈍材からなる、
請求項1に記載の通電加熱式触媒装置。 - 前記複数の固定層の間において、前記配線が屈曲部を備えている、
請求項1又は2に記載の通電加熱式触媒装置。 - 前記配線は、前記固定層が形成された位置に貫通孔を備えている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の通電加熱式触媒装置。 - 前記配線が、
前記担体の周方向に延設され、かつ、前記表面電極における前記軸方向の中央部に接続された櫛歯状の第1配線と、
前記第1配線から前記表面電極の端部へ向かって前記軸方向に延設された櫛歯状の第2配線と、を備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の通電加熱式触媒装置。 - 触媒が担持されたセラミックスからなる担体の表面に形成された表面電極を介して前記担体を通電加熱する通電加熱式触媒装置の製造方法であって、
前記担体の外周面に、互いに対向させて前記担体の軸方向に延設された一対の前記表面電極を形成する工程と、
外部から電力を供給する櫛歯状の配線を、複数の固定層により前記表面電極に固定する工程と、を備え、
前記配線の伸びを15%以上とする、通電加熱式触媒装置の製造方法。 - 前記配線を焼鈍材から構成する、
請求項6に記載の通電加熱式触媒装置の製造方法。 - 加工材からなる前記配線を前記表面電極に固定した後、当該通電加熱式触媒装置を通電加熱することにより前記配線を焼鈍する、
請求項6又は7に記載の通電加熱式触媒装置の製造方法。 - 前記配線における前記複数の固定層を形成する位置の間に屈曲部を形成する、
請求項6〜8のいずれか一項に記載の通電加熱式触媒装置の製造方法。 - 前記配線における前記複数の固定層を形成する位置に貫通孔を形成する、
請求項6〜9のいずれか一項に記載の通電加熱式触媒装置の製造方法。 - 前記配線に、
前記担体の周方向に延設され、かつ、前記表面電極における前記軸方向の中央部に接続された櫛歯状の第1配線と、
前記第1配線から前記表面電極の端部へ向かって前記軸方向に延設された櫛歯状の第2配線と、を形成する、
請求項6〜10のいずれか一項に記載の通電加熱式触媒装置の製造方法。
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