CN105545429B - 电加热式催化转化器 - Google Patents
电加热式催化转化器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105545429B CN105545429B CN201510707052.7A CN201510707052A CN105545429B CN 105545429 B CN105545429 B CN 105545429B CN 201510707052 A CN201510707052 A CN 201510707052A CN 105545429 B CN105545429 B CN 105545429B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- insulating barrier
- pars convoluta
- catalytic converter
- electrical heating
- heating type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 83
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 213
- 241001442589 Convoluta Species 0.000 claims abstract description 147
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 83
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 71
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 71
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 35
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 5
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- KSHPUQQHKKJVIO-UHFFFAOYSA-N [Na].[Zn] Chemical compound [Na].[Zn] KSHPUQQHKKJVIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 27
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 8
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N (2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dimethoxy-2-(methoxymethyl)-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-trimethoxy-6-(methoxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6r)-4,5,6-trimethoxy-2-(methoxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane Chemical compound CO[C@@H]1[C@@H](OC)[C@H](OC)[C@@H](COC)O[C@H]1O[C@H]1[C@H](OC)[C@@H](OC)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC)[C@H](OC)O[C@@H]2COC)OC)O[C@@H]1COC LNAZSHAWQACDHT-XIYTZBAFSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052916 barium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- HMOQPOVBDRFNIU-UHFFFAOYSA-N barium(2+);dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ba+2].[O-][Si]([O-])=O HMOQPOVBDRFNIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000021760 high fever Diseases 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004439 roughness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
- F01N2470/24—Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2510/00—Surface coverings
- F01N2510/02—Surface coverings for thermal insulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种电加热式催化转化器，其耐久性优异，即便在形成有绝缘层的内管的曲部产生了热应力，绝缘层也难以产生裂纹或剥离等破损。一种电加热式催化转化器，具备催化剂载体、外壳和垫，外壳具备外管和内管，在利用包含外壳的中心轴的平面切断自催化剂载体起的上游侧而得到的切断面，内管具有按照向外侧突出的方式弯曲的至少一个曲部和与曲部连结的延伸部，在内管的曲部和延伸部的至少内表面形成有绝缘层，在曲部中的配置于最接近催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100～400μm，第1曲部绝缘层的厚度超过在与第1曲部连结的延伸部中的配置于催化剂载体侧的第1延伸部所形成的第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于1.4倍。
Description
技术领域
本发明涉及电加热式催化转化器。
背景技术
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。
为了提高基于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)。
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。
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。
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。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-185573号公报
发明内容
发明要解决的课题
图3是示意性地示出专利文献1所公开的电加热式催化转化器的截面图。
如图3所示，该电加热式催化转化器50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76。
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。
专利文献1所公开的电加热式催化转化器50中，突出部分74a弯曲，若使用喷枪等设置绝缘层76，则绝缘层76容易停留于曲部，在曲部设置的绝缘层76的厚度具有大于在其他部分设置的绝缘层76的厚度的倾向。
另外，尾气流入该电加热式催化转化器50、温度上升时，由于曲部为弯曲的形状，因而加工时产生的残余应力被释放，所以容易产生热应力。由于这些原因，对于在曲部设置的绝缘层76会施加比在其他部分设置的绝缘层76大的热应力。因此，在曲部设置的绝缘层76容易产生裂纹或剥离等破损。
特别是，若在离催化剂载体60最近的曲部设置的绝缘层76产生破损，由于破损的部分至催化剂载体60的距离近，因而在PM堆积时难以充分保持绝缘性，存在外壳70和催化剂载体60容易短路的问题。
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，即便在形成有绝缘层的内管的曲部产生了热应力，绝缘层也难以产生裂纹或剥离等破损。
用于解决课题的方案
为了达到上述目的，本发明人进行了反复深入的研究，结果发现：通过使在曲部中的配置于最接近催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm，进而使第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，所述第1延伸部绝缘层形成在与第1曲部连结的延伸部中的配置于催化剂载体侧的第1延伸部，从而能够缓和对绝缘层所施加的热应力，由此完成了本发明。
即，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，上述内管具有按照向外侧突出的方式弯曲的至少一个曲部、和与上述曲部连结的延伸部，在上述内管的上述曲部和上述延伸部的至少内表面形成有包含非晶性无机材料的绝缘层，在上述曲部中的配置于最接近上述催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm，上述第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，所述第1延伸部绝缘层形成在与上述第1曲部连结的延伸部中的配置于上述催化剂载体侧的第1延伸部。
上述电加热式催化转化器中，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，上述内管具有按照向外侧突出的方式弯曲的至少一个曲部、和由上述曲部连结的延伸部。即，上述内管的形状为随着向上游侧而逐渐变窄。
此处，内管也可以说是向尾气的流动中突出。因此，催化剂载体的上游侧的内管受到尾气的热，温度容易上升。另外，由于在内管与外管之间存在空间，因而能够抑制热从内管向外管移动。由此，能够高效地提高内管的温度。因此，即便PM附着于内管，也可促进PM的氧化，能够从内管除去PM。其结果，能够防止上述外壳与上述催化剂载体之间发生短路。
另外，上述电加热式催化转化器中，在上述内管的上述曲部和上述延伸部的至少内表面形成有包含非晶性无机材料的绝缘层。因此，能够防止上述外壳与上述催化剂载体之间发生短路。
需要说明的是，上述绝缘层包含非晶性无机材料，因而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绝缘层。
另外，上述电加热式催化转化器中，在上述曲部中的配置于最接近上述催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm。
曲部容易发生温度变化，而且由于为弯曲的形状，因而若温度上升，则加工时产生的残余应力被释放，所以容易产生热应力。因此，对于在曲部设置的绝缘层会施加比在延伸部设置的绝缘层大的热应力。即，在曲部设置的绝缘层是容易产生裂纹或剥离等破损的部分。特别是，若在离催化剂载体最近的曲部设置的绝缘层产生破损，则由于绝缘层破损的部分至催化剂载体的距离近，因而在PM堆积时难以充分保持绝缘性。
但是，若第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm，则能够充分缓和对第1曲部绝缘层施加的热应力。
若第1曲部绝缘层的厚度小于100μm，则绝缘性变得不充分，上述外壳与上述催化剂载体之间有时会发生短路。另外，绝缘层的强度容易变得不充分，绝缘层容易因来自外部的冲击而受到损伤。
若第1曲部绝缘层的厚度超过400μm，则绝缘层的内部容易产生温度差，容易产生裂纹等。
另外，上述电加热式催化转化器中，上述第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，所述第1延伸部绝缘层形成在与上述第1曲部连结的延伸部中的配置于上述催化剂载体侧的第1延伸部。
若第1曲部绝缘层的厚度为第1延伸部绝缘层的厚度的1倍以下，则由于第1曲部绝缘层的厚度薄，第1曲部绝缘层的绝缘性变得不充分，上述外壳与上述催化剂载体之间有时会发生短路。另外，绝缘层的强度容易变得不充分，绝缘层容易因来自外部的冲击而受到损伤。若第1曲部绝缘层的厚度为第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍以上，则难以缓和热应力，绝缘层容易因来自内部的热应力而产生裂纹或剥离。
本发明的电加热式催化转化器中，上述第1曲部可以为以直线状弯折的第1曲折部。另外，上述第1曲部也可以为以曲线状弯折的第1弯曲部。
即，本发明的电加热式催化转化器中，上述第1曲部无论怎样弯折，均可起到本发明的效果。
本发明的电加热式催化转化器中，上述第1曲折部的角度优选为120°～150°。
第1曲折部的角度若为120°～150°，则可以使催化剂载体的上游侧的内管适当地突出，可以实现下述两种情况的兼顾：在尾气流入时，使催化剂载体的上游侧的内管迅速达到高温；使气体均匀地接触催化剂载体。因此，可以适当地除去PM。
另外，角度为120°～150°的第1曲折部是容易受到热应力的形状。但是，通过如上控制第1曲部绝缘层的厚度，能够缓和热应力产生的影响。
本发明的电加热式催化转化器中，上述第1弯曲部的曲率半径优选为5mm～15mm。
若第1弯曲部的曲率半径为5mm～15mm，则可以使催化剂载体的上游侧的内管适当地突出，可以实现下述两种情况的兼顾：在尾气流入时，使催化剂载体的上游侧的内管迅速达到高温；使气体均匀地接触催化剂载体。因此，可以适当地除去PM。
另外，曲率半径为5mm～15mm的第1弯曲部是容易受到热应力的形状。但是，通过如上控制第1曲部绝缘层的厚度，能够缓和热应力产生的影响。
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。
上述电加热式催化转化器中，由于绝缘层中包含具有耐热性的结晶性无机材料，因而能够提高绝缘层的耐热性，上述绝缘层也以机械方式被增强。
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。
上述电加热式催化转化器中，由于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，因而能够改善绝缘层的耐热性、机械特性。
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℃～1000℃的低软化点玻璃构成。
上述电加热式催化转化器中，由于非晶性无机材料由软化点为300℃～1000℃的低软化点玻璃构成，因而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。
若上述低软化点玻璃的软化点小于300℃，则软化点的温度过低，因而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1000℃，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。
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。
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。
上述电加热式催化转化器中，由于对内管的表面部分已实施粗糙化处理，因此内管的表面积增加，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
图1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2的(a)和(b)是图1的虚线部的放大图。
图3是示意性地示出专利文献1所公开的电加热式催化转化器的截面图。
具体实施方式
下面，对本发明的电加热式催化转化器进行具体说明。但是，本发明不限定于以下的记载，可以在不改变本发明的要点的范围内适宜变更而适用。
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，上述内管具有按照向外侧突出的方式弯曲的至少一个曲部、和与上述曲部连结的延伸部，在上述内管的上述曲部和上述延伸部的至少内表面形成有包含非晶性无机材料的绝缘层，在上述曲部中的配置于最接近上述催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm，上述第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，所述第1延伸部绝缘层形成在与上述第1曲部连结的延伸部中的配置于上述催化剂载体侧的第1延伸部。
图1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所示的电加热式催化转化器10设置于搭载于车辆的内燃机的排气管中。内燃机可以为柴油机，也可以为汽油机。另外，也可以在采用了具备电动马达的混合动力系统的车辆中使用。
图1所示的电加热式催化转化器10是沿着电加热式催化转化器10的中心轴X将电加热式催化转化器10纵向切断而得到的截面图。图1中，仅示出从催化剂载体20起接近发动机的上游侧。
如图1所示，本发明的电加热式催化转化器10具备：负载有催化剂并通过通电而放热的催化剂载体20、容纳催化剂载体20的外壳30、和介于催化剂载体20与外壳30之间的电绝缘性的垫40。
外壳30是以中心轴X为中心的圆筒形，具备设置于最外侧的外管31、和设置于外管31的内侧的内管34。
另外，如图1所示，内管34具有按照向外侧突出的方式弯曲的曲部34a、和与曲部连结的延伸部34b。
即，上述内管的形状为随着向上游侧而逐渐变窄的形状。
另外，在内管34的曲部34a和延伸部34b的内表面形成有包含非晶性无机材料的绝缘层36。
此处，内管34也可以说是向尾气的流动(图1中箭头Y所示)中突出。因此，催化剂载体20的上游侧的内管34受到尾气的热，温度容易上升。另外，由于在内管34与外管31之间存在空间，因而能够抑制热从内管34向外管31移动。由此，能够高效地提高内管34的温度。因此，即便PM附着于内管34，也可促进PM的氧化，能够从内管34除去PM。其结果，能够防止外壳30与催化剂载体20之间发生短路。
另外，由于在内管34的曲部34a和延伸部34b的内表面形成有包含非晶性无机材料的绝缘层36，因此能够防止外壳30与催化剂载体20之间发生短路。
需要说明的是，绝缘层36包含非晶性无机材料，因而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绝缘层。
需要说明的是，为了更确实地确保绝缘性，优选在内管34的内侧和外侧双方形成有绝缘层36。优选进一步在外管31的内侧形成有绝缘层36。
作为构成电加热式催化转化器10的外壳30(外管31和内管34)的材质，例如可以举出不锈钢、钢、铁、铜等金属、或者镍铬铁耐热耐蚀合金、哈斯特洛伊镍基耐蚀耐热合金、因瓦合金等镍合金等。对于构成外壳30的内管34的形成绝缘层36的部分，为了提高与绝缘层36的密合性，可以实施了喷砂处理或化学药品等粗糙化处理。
通过上述粗糙化处理形成的内管34的表面的表面粗糙度RzJIS优选为1.5μm～20μm。上述粗糙化面的表面粗糙度RzJIS是由JIS B 0601(2001)定义的十点平均粗糙度，测长距离为10mm。
若内管34的粗糙化面的表面粗糙度RzJIS小于1.5μm，则内管34的表面积变小，因而难以充分得到内管34与绝缘层36的密合性。另一方面，若内管34的粗糙化面的表面粗糙度RzJIS超过20μm，则难以在内管34的表面形成绝缘层36。其原因被认为是，若内管34的粗糙化面的表面粗糙度RzJIS过大，则浆料(绝缘层用的原料组合物)不进入在内管34的表面所形成的凹凸的谷底部分，在该部分形成空隙。
需要说明的是，关于内管的粗糙化面的表面粗糙度RzJIS，可以利用东京精密制造的Handy Surf E-35B，根据JIS B 0601(2001)以测长距离10mm进行测定。
本发明的电加热式催化转化器10中，内管34的厚度的优选下限为0.8mm、更优选的下限为1.2mm，优选上限为3mm、更优选的上限为2mm。
若内管34的厚度小于0.8mm，则内管34的强度不足。另外，若内管34的厚度超过3mm，则难以将内管34加工成规定的形状。
接着，对曲部34a进行详细说明。
图2的(a)和(b)是图1的虚线部的放大图。
如图1所示，曲部34a由所有曲部34a中配置于最接近催化剂载体20侧的第1曲部34a1和紧邻其所配置的第2曲部34a2构成。
电加热式催化转化器10中，第1曲部34a1可以如图2的(a)所示为以直线状弯折的第1曲折部34a1-1，也可以如图2的(b)所示为以曲线状弯折的第1弯曲部34a1-2。即，电加热式催化转化器10中，第1曲部34a1无论怎样弯折，均可起到本发明的效果。
需要说明的是，本说明书中，第1曲折部的范围是指：在用包含外壳30的中心轴的平面进行切断而得到的切断面中，以曲折点为起点、距离弯曲点为内管全长的3％的长度的区域。
另外，本说明书中，第1弯曲部的范围是指：在用包含外壳30的中心轴的平面进行切断而得到的切断中曲率为15mm以下的部分的区域。
电加热式催化转化器10中第1曲部34a1为第1曲折部34a1-1的情况下，第1曲折部34a1-1的角度θ优选为120°～150°、更优选为125°～135°。
若第1曲折部34a1-1的角度为120°～150°，则可以使催化剂载体20的上游侧的内管34适当地突出，可以实现下述两种情况的兼顾：在尾气流入时，使催化剂载体20的上游侧的内管34迅速达到高温；使气体均匀地接触催化剂载体20。因此，可以适当地除去PM。
另外，角度为120°～150°的第1曲折部34a1-1是容易受到热应力的形状。但是，如后所述通过控制第1曲部绝缘层36a1的厚度，能够缓和热应力产生的影响。
电加热式催化转化器10中第1曲部34a1为第1弯曲部34a1-2的情况下，第1弯曲部34a1-2的曲率半径r优选为5mm～15mm、更优选为5mm～8mm。
若第1弯曲部34a1-2的曲率半径r为5mm～15mm，则可以使催化剂载体20的上游侧的内管34适当地突出，可以实现下述两种情况的兼顾：在尾气流入时，使催化剂载体20的上游侧的内管34迅速达到高温；使气体均匀地接触催化剂载体20。因此，可以适当地除去PM。
另外，曲率半径r为5mm～15mm的第1弯曲部34a1-2是容易受到热应力的形状。但是，如后所述通过控制第1曲部绝缘层36a1的厚度，能够缓和热应力产生的影响。
电加热式催化转化器10中，对第2曲部34a2的形状没有特别限定，优选与第1曲部34a1的形状相同。
在之前所说明的图1所示的电加热式催化转化器10中，曲部34a为2个，但本发明的电加热式催化转化器中曲部的个数也可以为1个，还可以为3个以上。
另外，在用包含外壳30的中心轴的平面进行切断而得到的切断面中，与曲部34a连结的延伸部34b可以为直线状，也可以为曲线状，还可以为直线与曲线组合而成的形状。
接下来，对绝缘层36进行详细说明。
电加热式催化转化器10中，在内管34的曲部34a和延伸部34b形成的绝缘层36的厚度优选为100μm～400μm、更优选为120μm～200μm。
通过使绝缘层36的膜厚为100μm～400μm，能够充分确保绝缘性，能够防止内管34与催化剂载体20之间的短路。
若绝缘层36的厚度小于100μm，则绝缘膜36过薄，因而绝缘性能变得不充分，另一方面若绝缘层36的厚度超过400μm，则绝缘层36的厚度过厚，因此绝缘层36的内部容易产生温度差，容易产生裂纹等。
如图2的(a)和(b)所示，电加热式催化转化器10中，在第1曲部34a1形成有第1曲部绝缘层36a1，在延伸部34b形成有延伸部绝缘层36b。
电加热式催化转化器10中，形成于第1曲部34a1的第1曲部绝缘层36a1的厚度为100μm～400μm。另外，第1曲部绝缘层36a1的厚度优选为120μm～200μm。
曲部34a容易发生温度变化，而且由于为弯曲的形状，因而若温度上升，加工时产生的残余应力被释放，所以容易产生热应力。因此，对于在曲部34a设置的绝缘层36会施加比在延伸部34b设置的绝缘层36大的热应力。即，在曲部34a设置的绝缘层36是容易产生裂纹或剥离等破损的部分。特别是，若在离催化剂载体20最近的曲部34a(第1曲部34a1)设置的绝缘层36产生破损，则由于绝缘层36破损的部分至催化剂载体20的距离近，因而在PM堆积时难以充分保持绝缘性。
但是，若第1曲部绝缘层36a1的厚度为100μm～400μm，则能够充分缓和对第1曲部绝缘层36a1施加的热应力。
若第1曲部绝缘层36a1的厚度小于100μm，则绝缘性变得不充分，外壳30与催化剂载体20之间有时会发生短路。另外，绝缘层36的强度容易变得不充分，绝缘层36容易因来自外部的冲击而受到损伤。
若第1曲部绝缘层36a1的厚度超过400μm，则绝缘层36的内部容易产生温度差，容易产生裂纹等。
需要说明的是，本说明书中，“第1曲部绝缘层的厚度”是指第1曲部绝缘层的最大厚度，在图2的(a)和(b)中是指以T1所表示的厚度。
电加热式催化转化器10中，第1曲部绝缘层36a1的厚度超过第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1倍且小于第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1.4倍，所述第1延伸部绝缘层36b1形成在与第1曲部34a1连结的延伸部34b中的配置于催化剂载体20侧的第1延伸部34b1。另外，第1曲部绝缘层36a1的厚度优选超过第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1倍且为第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1.35倍以下、更优选为第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1.1倍～1.3倍。
若第1曲部绝缘层36a1的厚度为第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1倍以下，则由于第1曲部绝缘层36a1的厚度薄，第1曲部绝缘层36a1的绝缘性变得不充分，外壳30与催化剂载体20之间有时会发生短路。另外，绝缘层36的强度容易变得不充分，绝缘层36容易因来自外部的冲击而受到损伤。若第1曲部绝缘层36a1的厚度为第1延伸部绝缘层36b1的厚度的1.4倍以上，则难以缓和热应力，绝缘层36容易因来自内部的热应力而产生裂纹或剥离。
需要说明的是，本说明书中，“第1延伸部绝缘层的厚度”是指第1延伸部绝缘层的最小厚度，在图2的(a)和(b)中是指以T2所表示的厚度。
另外，本说明书中，第1延伸部34b1还包括与垫40抵接的部分。
电加热式催化转化器10中，对形成于第2曲部34a2的绝缘层的厚度没有特别限定，优选与形成于第1曲部34a1的第1曲部绝缘层36a1的厚度等相同。
电加热式催化转化器10中，绝缘层36优选由非晶性无机材料构成，或者由非晶性无机材料和分散于由该非晶性无机材料构成的层的内部的结晶性无机材料的颗粒构成。
构成绝缘层36的非晶性无机材料优选由软化点为300℃～1000℃的低软化点玻璃构成。
本发明的电加热式催化转化器10中，非晶性无机材料由软化点为300℃～1000℃的低软化点玻璃构成的情况下，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36。
若上述低软化点玻璃的软化点小于300℃，则软化点的温度过低，因而在加热处理时成为绝缘层36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1000℃，则相反地需要将加热处理的温度设定得极高，因而内管34的机械特性有可能因加热而劣化。
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。这些玻璃可以单独使用，也可以混合两种以上的玻璃。
作为绝缘层36中可以包含的结晶性无机材料，可以举出氧化钙、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。另外，作为上述过渡金属的氧化物，可以举出氧化锆、三氧化二钇、氧化铌、二氧化钛、氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化铜、氧化钴、氧化铬等。
另外，作为结晶性无机材料，可以包含三氧化二钇稳定化氧化锆、CaO稳定化氧化锆、MgO稳定化氧化锆、锆石、CeO稳定化氧化锆等含有氧化锆的氧化物。
若绝缘层36中包含结晶性无机材料，则可以改善绝缘层36的耐热性、机械特性。
绝缘层36中包含上述结晶性无机材料的颗粒的情况下，结晶性无机材料的颗粒的平均粒径优选为0.1μm～50μm，结晶性无机材料的颗粒的平均粒径更优选为0.1μm以上且小于10μm。
若结晶性无机材料的颗粒的平均粒径处于0.1μm～50μm的范围，则将原料组合物涂布至内管34的表面并通过加热形成熔融层时，熔融层中的结晶性无机材料的表面积在适当的范围，因而熔融的涂布层的粘度不会变得过低，被保持在适当的范围，能够形成厚度均匀的绝缘层36。
若绝缘层36所含有的结晶性无机材料的颗粒的平均粒径小于0.1μm，则结晶性无机材料的颗粒的粒径过小，熔融层中的结晶性无机材料的颗粒的表面积变大，包含结晶性无机材料的颗粒的熔融层的粘度变得过高，无法形成厚度均匀的绝缘层36。
另一方面，若结晶性无机材料的颗粒的平均粒径超过50μm，则结晶性无机材料的颗粒的粒径过大，熔融层中的无机材料的颗粒的表面积过小，包含结晶性无机材料的颗粒的熔融层的粘度降低，所形成的熔融层容易流动，形成的绝缘层36的厚度变薄。
绝缘层36包含结晶性无机材料的情况下，结晶性无机材料相对于绝缘层36整体的比例优选为5重量％～70重量％、更优选为20重量％～70重量％。
若结晶性无机材料的颗粒相对于绝缘层36整体的比例在5重量％～70重量％的范围，则将原料组合物涂布至内管34的表面并通过加热形成熔融层时，熔融层中的结晶性无机材料的重量比例在适当的范围，因此熔融的涂布层的粘度不会变得过低，被保持在适当的范围，能够形成厚度均匀的绝缘层36。
本发明的电加热式催化转化器10具备催化剂载体20，该催化剂载体20由多孔质陶瓷等陶瓷质的蜂窝结构体构成，尾气流入尾气流入侧的端面和尾气流出侧的端面均开口的贯通孔，通过负载于将贯通孔隔开的隔壁上的催化剂的作用将尾气净化。
构成本发明的电加热式催化转化器10的催化剂载体20按照通过通电而放热的方式构成，使用了碳化硅质等具有特定电阻值的陶瓷。
这些多孔质烧制体是脆性材料，因而容易因机械冲击等被破坏。但是，本发明的电加热式催化转化器10中，在催化剂载体20的侧面的周围夹有电绝缘性的垫40，可吸收冲击，因而能够防止催化剂载体20因机械冲击或热冲击而产生裂纹等。
构成本发明的电加热式催化转化器10的电绝缘性的垫40优选由包含无机纤维的垫构成。作为构成垫的无机纤维，没有特别限定，可以为铝硅纤维，也可以为氧化铝纤维、二氧化硅纤维等。另外，还可以为玻璃纤维或生物可溶性纤维。无机纤维的种类根据耐热性或耐风蚀性等对垫所要求的特性等进行变更即可，优选使用具有可适应各国环境规定的直径和长度的纤维。
接着，对在构成本发明的电加热式催化转化器的内管上形成绝缘层的方法进行说明。
绝缘层形成用的原料组合物仅包含非晶性无机材料，或者包含非晶性无机材料和结晶性无机材料的颗粒，除此以外还可以混合有分散介质、有机结合材料等。
绝缘层形成用的原料组合物中包含结晶性无机材料的情况下，如上所述，结晶性无机材料相对于上述非晶性无机材料和上述结晶性无机材料的总量的重量比例优选为5重量％～70重量％、更优选为20重量％～70重量％。这种情况下，结晶性无机材料的颗粒的平均粒径优选为0.1μm～50μm。
对于原料组合物中的非晶性无机材料来说，在涂布至内管的表面并加热时，发生熔融而形成非晶性无机材料的层，因而不需要严格地控制非晶性无机材料的粒径，但需要非晶性无机材料的颗粒均匀分散于绝缘层形成用的原料组合物中。
从该方面考虑，原料组合物中的非晶性无机材料颗粒的平均粒径优选为0.1μm～100μm、更优选为1μm～20μm。推测其原因是，在1μm～20μm的范围时，由颗粒表面所带的电导致的影响少，颗粒容易均匀分散。
作为上述分散介质，例如可以举出水、或甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂等。对原料组合物中含有的非晶性无机材料的粉末与分散介质的混配比没有特别限定，例如相对于非晶性无机材料的粉末100重量份，分散介质优选为50重量份～150重量份。这是因为可形成适于涂布至内管的粘度。
作为能够混配于上述绝缘层形成用的原料组合物中的有机结合材料，例如可以举出聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等。它们可以单独使用，也可以合用两种以上。另外，还可以合用分散介质和有机结合材料。
接着，对用于在内管形成绝缘层的具体工序进行说明。
(1)内管的前处理工序
首先，为了除去内管的表面的杂质，优选进行清洗处理。
作为上述清洗处理，没有特别限定，可以使用现有公知的清洗处理，具体地说，例如可以使用在醇溶剂中进行超声波清洗的方法等。
另外，上述清洗处理后，根据需要为了增大内管的表面的比表面积、或者调整内管的表面的粗糙度，可以对内管的表面实施粗糙化处理。具体地说，例如可以实施喷砂处理、蚀刻处理、高温氧化处理等粗糙化处理。它们可以单独使用，也可以两种以上合用。该粗糙化处理后，可以进一步进行清洗处理。
(2)在内管形成绝缘层的工序
首先，将结晶性无机材料、有机结合材、分散介质等混合，制备绝缘层形成用的原料组合物。根据需要也可以添加结晶性无机材料的颗粒。
具体地说，例如对非晶性无机材料的粉末和根据需要加入的结晶性无机材料的粉末，分别以达到规定的粒度、形状等的方式进行制备，将各粉末以规定的混配比例进行干式混合，制备混合粉末，进而加入水、有机结合材料等，并用球磨机进行湿式混合，由此制备绝缘层形成用的原料组合物。
此处，对非晶性无机材料等粉末与水的混配比没有特别限定，相对于非晶性无机材料等粉末100重量份，水优选为100重量份左右。这是因为可形成适于涂布至内管的粘度。另外，根据需要也可以如上所述在上述绝缘层形成用的原料组合物中混配有机溶剂等分散介质等。
(3)接着，在内管的表面涂布绝缘层形成用的原料组合物。
作为涂布上述原料组合物的方法，例如可以使用喷涂、静电涂布、喷墨、利用印模或辊等的转印、刷涂、或者电沉积涂布等方法。
此时，将涂布至第1曲部的原料组合物的量调节为超过涂布至延伸部的原料组合物的量的1倍且小于该涂布至延伸部的原料组合物的量的1.4倍，从而能够使第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍。
作为调节原料组合物的涂布量的方法，例如，在利用喷涂法进行涂布时，可以通过控制对各部位的喷雾时间来调节原料组合物的涂布量。
(4)接着，对形成有绝缘层用的涂膜的内管实施加热处理。
具体地说，将涂布有上述原料组合物的金属内管干燥后，进行加热，从而形成绝缘层。
加热的温度优选为非晶性无机材料的软化点以上，虽然也取决于所混配的非晶性无机材料的种类，但优选为700℃～1100℃。这是因为通过使加热温度为非晶性无机材料的软化点以上的温度，可以使内管与非晶性无机材料牢固地密合，可以形成与内管牢固密合的绝缘层。
下面，对本发明的电加热式催化转化器的作用效果进行列举。
(1)本发明的电加热式催化转化器中，在内管的曲部和延伸部的至少内表面形成有由非晶性无机材料构成的绝缘层。因此，能够防止外壳与催化剂载体之间发生短路。
(2)本发明的电加热式催化转化器中，在曲部中的配置于最接近催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm。曲部容易发生温度变化，而且由于为弯曲的形状，因而若温度上升，则加工时产生的残余应力被释放，所以容易产生热应力。因此，对于在曲部设置的绝缘层会施加比在延伸部设置的绝缘层大的热应力。即，在曲部设置的绝缘层是容易产生裂纹或剥离等破损的部分。
但是，若第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm，则能够充分缓和对第1曲部绝缘层施加的热应力。
(3)本发明的电加热式催化转化器中，第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1.0倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，该第1延伸部绝缘层形成在与第1曲部连结的延伸部中的配置于催化剂载体侧的第1延伸部。因此，第1曲部绝缘层的厚度足够厚，第1曲部绝缘层的绝缘性充分，能够防止外壳与催化剂载体之间发生短路。另外，绝缘层的强度充分，绝缘层难以因来自外部的冲击而受到损伤。另外，第1曲部绝缘层的厚度不会过厚，因而容易缓和热应力，能够防止绝缘层因来自内部的热应力而产生裂纹或剥离。
(实施例)
下面，示出更具体地公开本发明的电加热式催化转化器的实施例。需要说明的是，本发明并不被仅限定于这些实施例。
(实施例1)
(1)圆筒体的准备
准备不锈钢制的圆筒体(SUS430制)，其形状与图1所示的内管34的形状大致相同，在用包含中心轴的平面切断而得到的切断面中，具有按照向外侧突出的方式弯曲的第1曲部和第2曲部，形状是随着向上游侧而逐渐变窄。上述第1曲部和第2曲部以曲线状弯折，其曲率半径为8mm。作为上述圆筒体，直径最大的部分的直径为105mm，直径最小的部分的直径为60mm，厚度为1.5mm。将该圆筒体在醇溶剂中进行超声波清洗。
接着，进行喷砂处理，将圆筒体的内侧粗糙化。喷砂处理使用#100的Al2O3磨粒进行10分钟。
使用表面粗糙度测定机((株)东京精密制Handy Surf E-35B)，以测长距离10mm测定圆筒体的内侧的表面粗糙度，结果圆筒体的内侧的表面粗糙度为RzJIS＝5μm。
(2)绝缘层形成用的原料组合物的制备
作为非晶性无机材料的粉末，准备硅酸钡玻璃(软化点770℃)。非晶性无机材料相对于全部原料组合物的浓度为51重量％。上述浓度是指以百分数表示非晶性无机材料相对于包含水等的绝缘层形成用的原料组合物的整体重量的比例。
此外，作为有机结合材料，准备甲基纤维素，按照相对于绝缘层形成用的原料组合物整体的浓度为5重量％的方式进行混配。
制备在绝缘层形成中所用的绝缘层形成用涂料时，进而相对于非晶性无机材料的粉末100重量份以水的比例为100重量份的方式加入水，进一步加入α氧化铝的颗粒(平均粒径：10μm)15重量份，用球磨机进行湿式混合，从而制备原料组合物。
此处，α氧化铝的颗粒的平均粒径是使用岛津制作所社制造的激光衍射式粒径分布测定装置(SALD-300V)所测定的值。
(3)绝缘层的形成
使用所制备的原料组合物，利用喷涂法对上述圆筒体的内侧进行涂布，在干燥机内以100℃干燥60分钟。在利用喷涂法进行涂布时，为了调节第1曲部绝缘层36a1和第1延伸部绝缘层36b1的厚度，按照使对第1曲部34a1的喷雾时间为对第1延伸部34b1的喷雾时间的1.3倍的方式调节了喷雾时间。
此后，在空气中于820℃加热处理180分钟，从而在上述圆筒体的内侧形成绝缘层，制作了实施例1的绝缘层涂布圆筒体。
(实施例2)以及(比较例1)和(比较例2)
按照达到表1所示的值的方式来变化第1曲部绝缘层36a1和第1延伸部绝缘层36b1的厚度，除此以外与实施例1同样地制作了实施例2以及比较例1和比较例2的绝缘层涂布圆筒体。
(膜厚的测定)
利用株式会社Fischer Instruments制造的Dual Scope MP40测定了在各实施例和各比较例中得到的圆筒体的内侧所形成的绝缘层的膜厚。
将上述测定中得到的内管34的第1曲部绝缘层36a1和第1延伸部绝缘层36b1的厚度列于表1。
(绝缘层的初期的绝缘性的评价)
对于各实施例和各比较例中得到的圆筒体，通过溅射将Cu颗粒涂布至绝缘层36的表面，将一组电极设置于绝缘层36的表面和圆筒体的外表面。接着，在一组电极间施加DC500V的电压，用电阻测定器测定了绝缘层36的表面和圆筒体的外表面的电阻值。电阻测定器使用了数字超高电阻/微小电流计(R8340、ADVANTEST社制造)。在绝缘层36的厚度为100μm以上的条件下，若绝缘层36的表面与圆筒体的外表面之间的电阻值为4.0×104Ω以上，则评价为有绝缘性，记为○；电阻值小于4.0×104Ω的情况下，评价为无绝缘性，记为×。结果列于表1。
(基于冷热试验的耐久性评价)
将各实施例和各比较例中得到的圆筒体加热至800℃。在该状态下将各圆筒体放置于常温的金属厚板上，通过自然冷却用5分钟降温至150℃。其后，回收圆筒体，目视观察绝缘层的状况，调查是否产生了裂纹、或是否产生了剥离。结果列于表1。
表1中，对于未产生剥离、裂纹等不良情况的绝缘层，记为○，对于产生了剥离、裂纹等不良情况的绝缘层，记为×。
【表1】
如上述表1所示，实施例1和实施例2、以及比较例1的圆筒体的初期的绝缘性的评价优异。认为这是因为这些圆筒体中绝缘层厚，因此绝缘性充分。另一方面，比较例2的圆筒体的情况下，初期的绝缘性差。认为这是因为比较例2的圆筒体的绝缘层薄。
另外，如上述表1所示，实施例1和实施例2的圆筒体的基于冷热试验的耐久性评价优异。实施例1和实施例2的圆筒体的基于冷热试验的耐久性评价优异的理由可认为是：由于第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，因而难以产生应力。
比较例1和比较例2的圆筒体的基于冷热试验的耐久性评价差。其理由可认为是：第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，因而产生了发生剥离等程度的应力。
符号的说明
10、50 电加热式催化转化器
20、60 催化剂载体
30、70 外壳
31、71 外管
34、74 内管
34a 曲部
34a1 第1曲部
34a1-1 第1曲折部
34a1-2 第1弯曲部
34a2 第2曲部
34b 延伸部
34b1 第1延伸部
36、76 绝缘层
36a1 第1曲部绝缘层
36b 延伸部绝缘层
36b1 第1延伸部绝缘层
40、80 垫
Claims (10)
1.一种电加热式催化转化器，其特征在于，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、
容纳所述催化剂载体的外壳、和
介于所述催化剂载体与所述外壳之间的电绝缘性的垫，
所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，
在利用包含所述外壳的中心轴的平面对自所述催化剂载体起的上游侧进行切断而得到的切断面中，所述内管具有按照向外侧突出的方式弯曲的至少一个曲部、和与所述曲部连结的延伸部，
在所述内管的所述曲部和所述延伸部的至少内表面形成有包含非晶性无机材料的绝缘层，
在所述曲部中的配置于最接近所述催化剂载体侧的第1曲部所形成的第1曲部绝缘层的厚度为100μm～400μm，
所述第1曲部绝缘层的厚度超过第1延伸部绝缘层的厚度的1倍且小于该第1延伸部绝缘层的厚度的1.4倍，所述第1延伸部绝缘层形成在与所述第1曲部连结的延伸部中的配置于所述催化剂载体侧的第1延伸部。
2.如权利要求1所述的电加热式催化转化器，其中，所述第1曲部是以直线状弯折的第1曲折部。
3.如权利要求2所述的电加热式催化转化器，其中，所述第1曲折部的角度为120°～150°。
4.如权利要求1所述的电加热式催化转化器，其中，所述第1曲部是以曲线状弯折的第1弯曲部。
5.如权利要求4所述的电加热式催化转化器，其中，所述第1弯曲部的曲率半径为5mm～15mm。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电加热式催化转化器，其中，所述绝缘层还包含结晶性无机材料。
7.如权利要求6所述的电加热式催化转化器，其中，所述结晶性无机材料包含氧化钙、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。
8.如权利要求1～5中任一项所述的电加热式催化转化器，其中，所述非晶性无机材料由软化点为300℃～1000℃的低软化点玻璃构成。
9.如权利要求8所述的电加热式催化转化器，其中，所述低软化点玻璃为包含钡玻璃、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。
10.如权利要求1～5中任一项所述的电加热式催化转化器，其中，对作为形成所述绝缘层的对象的内管的表面部分已实施粗糙化处理。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014219389A JP6408865B2 (ja) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | 電気加熱式触媒コンバータ |
| JP2014-219389 | 2014-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105545429A CN105545429A (zh) | 2016-05-04 |
| CN105545429B true CN105545429B (zh) | 2018-03-30 |
Family
ID=54557223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510707052.7A Active CN105545429B (zh) | 2014-10-28 | 2015-10-27 | 电加热式催化转化器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9759109B2 (zh) |
| EP (1) | EP3015668B1 (zh) |
| JP (1) | JP6408865B2 (zh) |
| CN (1) | CN105545429B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6370192B2 (ja) * | 2014-10-28 | 2018-08-08 | イビデン株式会社 | 電気加熱式触媒コンバータ |
| DE102017124709B3 (de) | 2017-10-23 | 2018-12-27 | Maximilian Geisberger | Stromaggregat zur Einspeisung von Energie in ein elektrisches Energieversorgungsnetz und Verfahren hierzu |
| JP7363725B2 (ja) * | 2020-09-18 | 2023-10-18 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒装置 |
| DE102021213410A1 (de) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Rohrförmiges Element für eine Abgasbehandlungsvorrichtung, das rohrförmige Element verwendende Abgasbehandlungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Elements für eine Abgasbehandlungsvorrichtung |
| JP2022141162A (ja) * | 2021-03-15 | 2022-09-29 | 日本碍子株式会社 | 排ガス処理装置用筒状部材の製造方法および塗膜形成装置 |
| JP2023153607A (ja) * | 2022-04-05 | 2023-10-18 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1156495A (zh) * | 1994-08-29 | 1997-08-06 | 发射技术有限公司 | 催化反应器 |
| CN102341577A (zh) * | 2010-03-29 | 2012-02-01 | 丰田自动车株式会社 | 催化转换装置 |
| CN103874834A (zh) * | 2011-10-18 | 2014-06-18 | 丰田自动车株式会社 | 电加热式催化剂 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5070694A (en) * | 1990-10-31 | 1991-12-10 | W. R. Grace & Co. -Conn. | Structure for electrically heatable catalytic core |
| WO2007040348A1 (en) * | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Sang Wook Lee | Ceramic catalyst support |
| WO2012056531A1 (ja) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | トヨタ自動車株式会社 | 電気加熱式触媒 |
| JP2012154318A (ja) * | 2011-01-06 | 2012-08-16 | Ibiden Co Ltd | 排ガス処理装置 |
| EP2674209B1 (en) * | 2011-02-08 | 2015-10-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric heating catalyst |
| CN103328076B (zh) * | 2011-02-14 | 2015-07-01 | 丰田自动车株式会社 | 电加热式催化剂 |
| US8741224B2 (en) * | 2012-01-12 | 2014-06-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrically heated catalyst |
| JP2013185573A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Toyota Motor Corp | 電気加熱式触媒 |
| CN104583341B (zh) * | 2012-08-27 | 2016-06-08 | 揖斐电株式会社 | 排气系统部件用涂料和排气系统部件 |
| JP2016050559A (ja) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒コンバータ装置 |
-
2014
- 2014-10-28 JP JP2014219389A patent/JP6408865B2/ja active Active
-
2015
- 2015-10-22 EP EP15191059.3A patent/EP3015668B1/en active Active
- 2015-10-26 US US14/922,197 patent/US9759109B2/en active Active
- 2015-10-27 CN CN201510707052.7A patent/CN105545429B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1156495A (zh) * | 1994-08-29 | 1997-08-06 | 发射技术有限公司 | 催化反应器 |
| CN102341577A (zh) * | 2010-03-29 | 2012-02-01 | 丰田自动车株式会社 | 催化转换装置 |
| CN103874834A (zh) * | 2011-10-18 | 2014-06-18 | 丰田自动车株式会社 | 电加热式催化剂 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3015668B1 (en) | 2018-12-12 |
| JP2016084775A (ja) | 2016-05-19 |
| EP3015668A1 (en) | 2016-05-04 |
| JP6408865B2 (ja) | 2018-10-17 |
| CN105545429A (zh) | 2016-05-04 |
| US9759109B2 (en) | 2017-09-12 |
| US20160115841A1 (en) | 2016-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105545430B (zh) | 电加热式催化转化器 | |
| CN105545429B (zh) | 电加热式催化转化器 | |
| CN105545428B (zh) | 电加热式催化转化器 | |
| EP2210920B1 (en) | Exhaust pipe paint, method for forming surface coat layer on exhaust pipe base, and exhaust pipe | |
| EP2210919A1 (en) | Exhaust pipe paint, method for forming surface coat layer on exhaust pipe base, and exhaust pipe | |
| JP5525258B2 (ja) | セラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体 | |
| JPWO2008117624A1 (ja) | ハニカム成形体の乾燥方法及び乾燥装置 | |
| CN104131363B (zh) | 一种多孔莫来石纤维制品 | |
| JP6285684B2 (ja) | 構造体及び表面被覆層形成用塗料 | |
| WO2015053242A1 (ja) | ガス流通部材 | |
| CN104177956A (zh) | 汽车催化器隔热板的隔热涂层制备工艺 | |
| EP2860284B1 (en) | Structure having a surface coat layer | |
| EP2860282B1 (en) | Structure | |
| EP2860283B1 (en) | Structure | |
| US20220288624A1 (en) | Method of manufacturing tubular member for exhaust gas treatment device, and coating film forming device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |