DE102021111485A1 - Elektrisch beheizte katalysator-vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung umfasst einen Katalysator-Träger, eine Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und eine Hoch-Potential-Seiten-Elektrode. In einem Fall, in welchem ein Stromwert zwischen beiden Elektroden, welche die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode sind, allmählich von 0 erhöht wird, wird der Stromwert zwischen den zwei Elektroden als ein Elektroden-Schmelzstromwert bezeichnet, wenn in jeder der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode eine Temperatur eines jeden Abschnitts der Elektrode zuerst einen Schmelzpunkt eines Materials der Elektrode erreicht. Die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode ist konfiguriert, um einen geringeren Elektroden-Schmelzstromwert als die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode aufzuweisen.

Description

  • HINTERGRUND
  • 1. Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung.
  • 2. Stand der Technik
  • Als eine Abgasreinigungskatalysator-Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor offenbart die japanische Patentanmeldung JP 2019-209245 A eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung. Die in der vorstehenden Veröffentlichung offenbarte elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung umfasst einen Katalysator-Träger, welcher im Inneren eines Abgasrohres bzw. Auspuffrohres angeordnet ist und aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, und zwei Elektroden, welche an die äußere Umfangsfläche bzw. Außenumfangsfläche des Katalysator-Trägers befestigt sind.
  • Wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden der elektrisch geheizten Katalysator-Vorrichtung fließt, schmelzt die joulesche Wärme die Elektroden, sodass ein Teil der Elektroden sich von dem Katalysator-Träger lösen kann. Der gelöste bzw. getrennte Teil der Elektroden kann mit dem Abgasrohr in Kontakt gelangen, was einen Kriech- bzw. Fehlerstrom verursacht.
  • KURZFASSUNG
  • Diese Kurzfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl an Konzepten in einer einfachen bzw. vereinfachten Form einzuführen, welche nachstehend in der Detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung beabsichtigt, weder Haupt- bzw. Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale der beanspruchten Gegenstände zu identifizieren, noch ist es beabsichtigt als eine Hilfe in der Bestimmung des Umfangs der beanspruchten Gegenstände verwendet zu werden.
  • In einem allgemeinen Aspekt reinigt eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung Abgas von einem an einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotor. Die Vorrichtung umfasst einen Katalysator-Träger, eine Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode bzw. eine Elektrode auf der Seite mit geringer Spannung, und eine Hoch-Potential-Seiten-Elektrode bzw. eine Elektrode auf der Seite mit hoher Spannung. Der Katalysator-Träger ist im Inneren eines Abgasrohres bzw. Auspuffrohres des Verbrennungsmotors angeordnet, und ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode ist an einer Außenumfangsfläche des Katalysator-Trägers befestigt, und ist konfiguriert, um mit einem Niedrig-Potential-Seiten-Anschluss bzw. -Terminal einer Bordstromquelle des Fahrzeugs verbunden zu sein, wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung an dem Fahrzeug montiert ist. Die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode ist an der Außenumfangsfläche des Katalysator-Trägers befestigt, und ist konfiguriert, um mit einem Hoch-Potential-Seiten-Anschluss der Bordstromquelle des Fahrzeugs verbunden zu sein, wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung an dem Verbrennungsmotor montiert ist. In einem Fall, in welchem ein Stromwert zwischen zwei Elektroden, welche die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode sind, allmählich bzw. schrittweise von 0 erhöht wird, wird der Stromwert zwischen den zwei Elektroden als ein Elektroden-Schmelzstromwert bezeichnet, wenn in jeder der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode eine Temperatur eines jeden Abschnitts der Elektrode zuerst einen Schmelzpunkt eines Materials der Elektrode erreicht. Die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode ist konfiguriert, um einen niedrigeren Elektroden-Schmelzstromwert als die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode aufzuweisen.
  • In der vorstehend beschriebenen elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung, welche an dem Verbrennungsmotor montiert ist, schmelzt und bricht joulesche Wärme die Elektroden, sodass der Fluss des Stromes unterbrochen wird, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den zwei Elektroden fließt. Zu diesem Zeitpunkt wird, von der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung, die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode, deren Elektroden-Schmelzstromwert geringer ist, wahrscheinlicher geschmolzen und gebrochen. Die Spannung der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode ist im Wesentlichen dieselbe wie die Spannung des Abgasrohres, welches Teil der Fahrzeugkarosserie ist. Deshalb tritt, selbst wenn sich die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode vollständig oder teilweise vom Katalysator-Träger löst und mit dem Abgasrohr aufgrund des Schmelzens und des Brechens in Kontakt kommt, Kriech- bzw. Fehlstrom zum Abgasrohr nicht auf. Deshalb verringert die vorstehend beschriebene elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung das Risiko des Auftretens von Kriechstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • In der vorstehend beschriebenen elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung umfasst jede der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode in einigen Fällen eine kammartige bzw. kammförmige Elektrodenschicht, welche Verdrahtungs- bzw. Verkabelungsabschnitte umfasst, welche sich parallel zueinander erstrecken, eine filmartige Oberflächenelektrodenschicht, welche zwischen den Verdrahtungsabschnitten der kammartigen Elektrodenschicht und der Außenumfangsfläche des Katalysator-Trägers angeordnet ist, und eine Fixierungsschicht, welche an einer Oberfläche der Oberflächenelektrodenschicht mit den Verdrahtungsabschnitten dazwischen befestigt bzw. fixiert ist. In diesem Fall kann der Elektroden-Schmelzstromwert an der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode durch Konfigurieren der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode geringer gemacht bzw. eingestellt werden, als an der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode, wie in den nachstehenden Punkten (1) bis (5) beschrieben.
    • (1) Die Oberflächenelektrodenschicht der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode ist derart konfiguriert, dass die Kontaktfläche mit der Außenumfangsfläche des Katalysator-Trägers kleiner als jene der Oberflächenelektrodenschicht der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode ist.
    • (2) Die Oberflächenelektrodenschicht der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode ist aus einem Material hergestellt, welches einen höheren spezifischen Durchgangswiderstand bzw. Volumenwiderstand als ein Material der Oberflächenelektrodenschicht der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode aufweist.
    • (3) Eine Anzahl der Verdrahtungsabschnitte, welche in der kammartigen Elektrodenschicht der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode bereitgestellt bzw. angeordnet sind, ist geringer als eine Anzahl der Verdrahtungsabschnitte, welche in der kammartigen Elektrodenschicht der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode bereitgestellt bzw. angeordnet sind.
    • (4) Jeder Verdrahtungsabschnitt in der kammförmigen Elektrodenschicht der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode weist eine kleinere Fläche in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung als jeder Verdrahtungsabschnitt in der kammförmigen Elektrodenschicht der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode auf.
    • (5) Eine Anzahl der Fixierungsschichten, welche in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode bereitgestellt sind, ist kleiner als eine Anzahl der Fixierungsschichten, welche in der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode bereitgestellt sind.
  • Andere Merkmale bzw. Eigenschaften und Aspekte werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, der Zeichnung, und den Ansprüchen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, welches eine Weise zeigt, in welcher eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform an einem Verbrennungsmotor montiert ist.
    • 2 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 3 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • 4 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 5 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
    • 6 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
    • 7 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
  • Durchgehend durch die Zeichnung und die detaillierte Beschreibung bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente. Die Zeichnung ist möglicherweise nicht maßstabsgereu, und die relative Größe, Proportionen, und Abbildung der Elemente in der Zeichnung kann aus Gründen der Klarheit, Darstellung und Übersichtlichkeit vergrößert sein.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Diese Beschreibung stellt ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Verfahren, Apparate, und/oder Systeme bereit. Abänderungen und Äquivalente der beschriebenen Verfahren, Apparate, und/oder Systeme sind einem Fachmann ersichtlich. Die Betriebsabfolgen sind beispielhaft und können für einen Fachmann ersichtlich geändert werden, mit der Ausnahme von Betriebsweisen, welche zwingend in einer bestimmten Reihenfolge auftreten. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, welche einem Fachmann wohlbekannt sind, können ausgelassen sein.
  • Beispielhafte Ausführungsformen können verschiede Gestalten aufweisen und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele sind jedoch durchgehend und vollständig und vermitteln einem Fachmann den vollen Umfang der Erfindung.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun mit Bezug zu den 1 und 2 beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 einen Katalysator-Träger 12, welcher im Inneren eines Abgasrohres 11 eines an einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors installiert ist. Der Katalysator-Träger 12 ist aus einem porösen elektrisch leitenden Material hergestellt und weist eine säulenförmige äußere Gestalt auf. In der nachstehenden Beschreibung wird eine Richtung, welche parallel zu einer Säulen-Zentrallinie O des zylindrischen Katalysator-Trägers 12 ist, als eine axiale Richtung bzw. Axialrichtung bzw. Achsenrichtung des Katalysator-Trägers 12 bezeichnet. In der nachstehenden Beschreibung wird ebenso eine umkreisende Richtung bzw. Umkreisrichtung um die Säulen-Zentrallinie O als eine Umfangsrichtung des Katalysator-Trägers 12 bezeichnet, und eine Richtung senkrecht zur Säule- bzw. Spalten-Zentrallinie O wird als radiale Richtung des Katalysator-Trägers 12 bezeichnet.
  • Der Katalysator-Träger 12 ist aus einer Komposit- bzw. Verbundkeramik, zum Beispiel aus Siliziumcarbid-Partikeln und Silizium-Partikeln hergestellt. Der Katalysator-Träger 12 umfasst eine Honigwaben-Struktur mit einer hohen Anzahl an dünnen bzw. feinen Poren 13, welche sich in der Axialrichtung bzw. axialen Richtung erstrecken. Die Innenwände der feinen Poren 13 tragen den Katalysator, wie Platin, Palladium, oder Rhodium. Ein Abstandshalter bzw. Spacer 14 aus einem isolierenden Material wird in die Lücke zwischen der Innenwand des Abgasrohres 11 und dem äußeren Kreisumfang des Katalysator-Trägers 12 platziert. Der Abstandshalter 14 isoliert das Abgasrohr 11 vom Katalysator-Träger 12.
  • Die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 umfasst ferner zwei Elektroden, welche eine Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und eine Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 sind, welche auf dem äußeren Kreisumfang des Katalysator-Trägers 12 angeordnet sind. Die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 und die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 sind an symmetrischen Positionen hinsichtlich der Säulen-Zentrallinie O des Katalysator-Trägers 12 angeordnet. Wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 an einem Fahrzeug montiert ist, ist die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 mit einem Niedrig-Potential-Seiten-Anschluss 18B einer Fahrzeug-Bordstromquelle 18 verbunden. Wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 an einem Fahrzeug montiert ist, ist die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 mit einem Hoch-Potential-Seiten-Anschluss 18A der Fahrzeug-Bordstromquelle 18 über eine Steuereinheit 17 verbunden. Die Steuereinheit 17 ist konfiguriert, um den zum Katalysator-Träger 12 der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 zugeführten Strom zu steuern.
  • In dem mit der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 ausgestatteten Verbrennungsmotor reinigt der Katalysator, welcher vom Katalysator-Träger 12 getragen wird, gefährliche Bestandteile im Abgas. Unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wird, ist die Temperatur des Katalysator-Trägers 12 niedrig, und der Katalysator ist inaktiv bzw. nicht aktiv. Während keinem oder geringem Lastbetrieb des Verbrennungsmotors ist die Temperatur des Abgases, welches im Abgasrohr 11 strömt, gering bzw. niedrig. Wenn sich dieser Zustand fortsetzt, wird die Temperatur des Katalysator-Trägers 12 verringert, sodass der Katalysator inaktiv wird. Dementsprechend führt, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wird, oder während keines oder geringem Lastbetriebs des Verbrennungsmotors, die Steuereinheit 17 dem Katalysator-Träger 12 von der Fahrzeug-Bordstromquelle 18 Strom zu, sodass die durch den Strom erzeugte joulesche Wärme den Katalysator-Träger 12 erwärmt, um die Aktivierung des Katalysators zu fördern bzw. unterstützen.
  • Als nächstes wird die detaillierte Konfiguration der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, welche in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt bzw. angeordnet sind, mit Bezug zur 2 beschrieben. 2 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsoberfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10. Die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 umfasst eine Oberflächenelektrodenschicht 20A, eine kammartige Elektrodenschicht 21, und Fixierungsschichten 22. Die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 umfasst eine Oberflächenelektrodenschicht 20B, eine kammartige Elektrodenschicht 21 und Fixierungsschichten 22.
  • Die Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B sind Filme aus porösem Metall, welche auf der Außenumfangsfläche des Katalysator-Trägers 12 durch thermisches Sprühen gebildet sind. Die Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B sind aus einem Metall hergestellt, welches einen hohen Oxidationswiderstand bei hohen Temperaturen aufweist, wie eine Nichrom-Chrom-Legierung. Die Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen rechteckige Gestalten mit langen Seiten, welche sich in der axialen Richtung des Katalysator-Trägers 12 erstrecken, und kurze Seiten, welche sich in der Umfangsrichtung erstrecken, auf.
  • Jede kammartige Elektrodenschicht 21 ist eine dünne Metallplatte, welche aus einer wärmebeständigen Legierung hergestellt ist, welche zum Beispiel eine ferritische Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung mit zugegebenem Yttrium (FeCrAlY-Legierung) ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Metall, welches für die kammartige Elektrodenschicht 21 verwendet wird, ein Metall, welches einen Schmelzpunkt aufweist, welcher höher ist als jener des Metalls, welches für die Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B verwendet wird. Die kammartigen Elektrodenschichten 21 umfassen Verdrahtungsabschnitte 23 auf den Oberflächen der Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B. Die Verdrahtungsabschnitte 23 sind in der axialen Richtung des Katalysator-Trägers 12 angeordnet. Das heißt, die Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B sind zwischen den Verdrahtungsabschnitten 23 der kammartigen Elektrodenschicht 21 und der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers 12 angeordnet. Die Metallplatte, welche die kammartige Elektrodenschicht 21 bildet, umfasst einen Anschlussabschnitt 24, welcher mit den Verdrahtungsabschnitten 23 verbunden ist. Wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 an den Verbrennungsmotor montiert ist, sind die Anschlussabschnitte 24 mit den externen bzw. äußeren Drähten verbunden.
  • Die kammartigen Elektrodenschichten 21 sind an den Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B durch die Fixierungsschichten 22 befestigt. Die Fixierungsschichten 22 sind Filme, welche aus einem porösen Metall hergestellt sind, welche auf den Oberflächen der Verdrahtungsabschnitte 23 der kammartigen Elektrodenschichten 21 und den Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B durch thermisches Sprühen gebildet sind. Die Fixierungsschichten 22 sind aus einem Metall hergestellt, welches eine hohe Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen aufweist, wie eine Nichrom-Chrom-Legierung. Die Fixierungsschichten 22 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 werden auf den Oberflächen der Verdrahtungsabschnitte 23 der kammartigen Elektrodenschichten 21 und den Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B gestreut. Die Fixierungsschichten 22 sind auf den Oberflächen der Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B mit den Verdrahtungsabschnitten 23 der kammartigen Elektrodenschichten 21 dazwischen befestigt. Dementsprechend ist die dünne Metallplatte, welche die kammartigen Elektrodenschichten 21 bildet, an die Oberflächen der Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B befestigt.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform weisen die kammartigen Elektrodenschichten 21 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 dieselben Gestalten und Dimensionen auf und sind aus demselben Material hergestellt. Die Anzahl, die Positionen und die Größe der Fixierungsschichten 22 sind ebenfalls dieselben zwischen der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Die kurzen Seiten und die langen Seiten der Oberflächenelektrodenschicht 20A der der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 sind jedoch kürzer als jene der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Dementsprechend ist die Kontaktfläche der Oberflächenelektrodenschicht 20A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers 12 kleiner eingestellt als die Kontaktfläche der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16.
  • Ein Betrieb und Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform, welche die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, kann joulesche Wärme eine der Elektroden schmelzen und brechen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 zum Beispiel aufgrund eines anomalen Betriebs der Steuereinheit 17 fließt. Wenn eine der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen ist, wird der Fluss des Stroms unterbrochen. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberflächenelektrodenschicht 20A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 derart konfiguriert, dass die Kontaktfläche mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers 12 kleiner als jene der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 ist. Dementsprechend ist, wenn Strom zwischen den zwei Elektroden fließt, die Stromdichte in der Oberflächenelektrodenschicht 20A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 höher als jene in der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Die in der Oberflächenelektrodenschicht 20A erzeugte joulesche Wärme der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 ist ebenfalls größer als die in der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 erzeugte joulesche Wärme. Deshalb wird von der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher geschmolzen und gebrochen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt.
  • Wenn die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen ist, sodass sie sich teilweise oder vollständig von dem Katalysator-Träger 12 löst bzw. trennt und das Abgasrohr 11 berührt, kann Strom zum Abgasrohr 11 durch den getrennten Teil der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 fließen. Andererseits ist die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 mit dem Niedrig-Potential-Seiten-Anschluss 18B der Fahrzeug-Bordstromquelle 18 verbunden, und das Potential der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 ist im Wesentlichen dasselbe des Abgasrohres 11, welches einen Teil einer Fahrzeugkarosserie B bildet. Deshalb tritt, selbst wenn sich die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 vollständig oder teilweise von dem Katalysator-Träger 12 aufgrund von Schmelzen und Brechen löst, um das Abgasrohr 11 zu berühren, ein Kriechstrom bzw. Fehlstrom zum Abgasrohr 11 nicht auf. Deshalb verringert die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform das Risiko des Auftretens von Fehlstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezug zur 3 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform und in jeder der nachstehenden Ausführungsformen werden die Strukturen, welche denen der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht im Detail beschrieben. Die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weist dieselbe Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform auf, außer den Oberflächenelektrodenschichten 20C, 20D der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16.
  • 3 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsoberfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform weisen die Oberflächenelektrodenschichten 20C, 20D der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 dieselben Dimensionen bzw. Größenordnung und Gestalt auf. Die Oberflächenelektrodenschicht 20C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 ist aus einem Material hergestellt, welches einen höheren spezifischen Durchgangswiderstand bzw. Volumenwiderstand als das Material der Oberflächenelektrodenschicht 20D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 aufweist. Dementsprechend weist die Oberflächenelektrodenschicht 20C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 einen höheren spezifischen Durchgangswiderstandswert als die Oberflächenelektrodenschicht 20D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 auf.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, ist, wenn Strom zwischen der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 fließt, die an der Oberflächenelektrodenschicht 20C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 erzeugte joulesche Wärme größer als die an der Oberflächenelektrodenschicht 20D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 erzeugte joulesche Wärme, welche einen geringeren spezifischen Durchgangswiderstandswert als die Oberflächenelektrodenschicht 20C aufweist. Deshalb wird, selbst in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb verringert die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls das Risiko des Auftretens von Fehlstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun mit Bezug zu 4 beschrieben.
  • 4 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsoberfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die Oberflächenelektrodenschichten 20, welche dieselbe Größenordnung und Gestalt aufweisen und aus demselben Material hergestellt sind, für die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 verwendet. Andererseits weist eine kammartige Elektrodenschicht 21A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 eine kleinere Anzahl von Verdrahtungsabschnitten 23 als eine kammartige Elektrodenschicht 21B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 auf. Die Verdrahtungsabschnitte 23 in den kammartigen Elektrodenschichten 21A, 21B weisen dieselbe Größenordnung und Gestalt auf.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, die Stromdichte in jedem Verdrahtungsabschnitt 23 in der kammartigen Elektrodenschicht 21A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 höher als die Stromdichte in jedem Verdrahtungsabschnitt 23 in der kammartigen Elektrodenschicht 21B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Deshalb ist die in jedem Verdrahtungsabschnitt 23 erzeugte joulesche Wärme, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, in den Verdrahtungsabschnitten 23 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 größer als in den Verdrahtungsabschnitten 23 der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Deshalb wird, selbst in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb verringert die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls das Risiko des Auftretens von Kriechstrom bzw. Fehlstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun mit Bezug zu 5 beschrieben.
  • 5 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsoberfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die Oberflächenelektrodenschichten 20, welche dieselbe Größe und Gestalt aufweisen und aus demselben Material hergestellt sind, für die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 verwendet. Eine kammförmige Elektrodenschicht 21C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 weist dieselbe Anzahl von Verdrahtungsabschnitten 23C wie die Anzahl von Verdrahtungsabschnitten 23D einer kammartigen Elektrodenschicht 21D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 auf. Die Breite eines jeden Verdrahtungsabschnitts 23C in der kammartigen Elektrodenschicht 21C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 ist jedoch kleiner als die Breite eines jeden Verdrahtungsabschnitts 23D in der kammartigen Elektrodenschicht 21D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Dementsprechend weist jeder Verdrahtungsabschnitt 23C in der kammartigen Elektrodenschicht 21C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 eine kleinere Fläche in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung als jene des Verdrahtungsabschnitts 23D in der kammartigen Elektrodenschicht 21D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 auf. Die kammartigen Elektrodenschichten 21C, 21D der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 sind aus dünnen Metallplatten hergestellt, welche aus demselben Material hergestellt sind und dieselbe Dicke aufweisen.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, die Stromdichte in jedem Verdrahtungsabschnitt 23C in der kammartigen Elektrodenschicht 21C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 höher als die Stromdichte in jedem Verdrahtungsabschnitt 23D in der kammartigen Elektrodenschicht 21D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Deshalb ist die in jedem Verdrahtungsabschnitt 23C, 23D erzeugte joulesche Wärme, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, in den Verdrahtungsabschnitten 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 größer als in den Verdrahtungsabschnitten 23D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Deshalb wird, selbst in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb verringert die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls das Risiko des Auftretens von Kriechstrom bzw. Fehlstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Eine elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform wird nun mit Bezug zu 6 beschrieben.
  • 6 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsoberfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die Oberflächenelektrodenschichten 20, welche dieselbe Größe und Gestalt aufweisen und aus demselben Material hergestellt sind, für die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 verwendet. Die kammartigen Elektrodenschichten 21 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 weisen dieselbe Größenordnung und Gestalt auf und sind aus demselben Material hergestellt. Die kammartige Elektrodenschicht 21 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 ist jedoch an der Oberflächenelektrodenschicht 20 durch eine kleinere Anzahl an Fixierungsschichten 22 als in der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 fixiert.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform erhalten, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, die Fixierungsschichten 22 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 einige der in den Verdrahtungsabschnitten 23 erzeugten jouleschen Wärme. Zu diesem Zeitpunkt ist die Menge der Wärme, welche durch jeden Fixierungsschicht 22 von den Verdrahtungsabschnitten 23 erhalten wird, in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 größer als in der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, da die Anzahl der Fixierungsschichten 22 in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 kleiner ist als in der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform sind, wenn Strom, welcher zwischen den beiden Elektroden fließt, allmählich von 0 erhöht wird, die Fixierungsschichten 22 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 die ersten Abschnitte, unter allen Abschnitten in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, in welchen die Temperatur den Schmelzpunkt des Materials erreicht, sodass Schmelzen und Brechen stattfindet.
  • Wenn eine der Fixierungsschichten 22 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 geschmolzen und gebrochen wird, löst sich der Verdrahtungsabschnitt 23, welcher an die Oberflächenelektrodenschicht 20 durch die geschmolzene und gebrochene Fixierungsschicht 22 befestigt wurde, von der Oberflächenelektrodenschicht 20. Die Stromdichte der verbleibenden Verdrahtungsabschnitte 23 wird dementsprechend erhöht. Deshalb schmelzen und brechen die verbleibenden Fixierungsschichten 22 wahrscheinlich. Wenn alle Fixierungsschichten 22 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 auf diese Weise geschmolzen und gebrochen sind, löst sich die kammartige Elektrodenschicht 21 von der Oberflächenelektrodenschicht 20, sodass der Fluss des Stroms zwischen den Elektroden in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung unterbrochen wird.
  • Selbst in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform schmilzt und bricht die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den zwei Elektroden fließt. Deshalb verringert die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls das Risiko des Auftretens von Fehlstrom bzw. Kriechstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • Sechste Ausführungsform
  • Eine elektrisch beheizte Katalysatorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform wird nun mit Bezug zur 7 beschrieben.
  • 7 ist eine entwickelte Ansicht der Außenumfangsoberfläche der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die Oberflächenelektrodenschichten 20, welche dieselbe Größe und Gestalt aufweisen und aus demselben Material hergestellt sind, für die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 verwendet. Andererseits sind die kammartigen Elektrodenschichten 21E, 21F der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 aus demselben Material hergestellt, aber weisen unterschiedliche Gestalten auf. Das heißt, die kammartige Elektrodenschicht 21F der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 weist Verdrahtungsabschnitte 23F auf, wobei jede eine konstante Breite entlang der gesamten Länge aufweist. Im Gegensatz dazu weist die kammartige Elektrodenschicht 21E der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 Verdrahtungsabschnitte 23E auf, wobei jeder einen schmalen Abschnitt 25 in der Erstreckungsrichtung aufweist. Der schmale Abschnitt 25 weist eine kleinere Breite als die verbleibenden Abschnitte auf. Die Position des schmalen Abschnitts 25 in jedem Verdrahtungsabschnitt 23E befindet sich näher am Anschlussabschnitt 24 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 als der Abschnitt des Verdrahtungsabschnitts 23E, welcher an die Oberflächenelektrodenschicht 20 durch die Fixierungsschicht 22 fixiert ist.
  • Die Stromdichte in jedem schmalen Abschnitt 25 ist, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung fließt, höher als in den Abschnitten der Verdrahtungsabschnitte 23E, außer dem engen Abschnitt 25 in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15, und außer in den Verdrahtungsabschnitten 23F der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform sind die engen Abschnitte 25 erste Abschnitte, in welchen die Temperatur den Schmelzpunkt des Materials erreicht, sodass Schmelzen und Brechen unter allen Bereichen in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 stattfindet. Wenn der enge Abschnitt 25 von einem Verdrahtungsabschnitt 23E der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 geschmolzen und gebrochen wird, nimmt die Stromdichte der engen Abschnitte 25 der verbleibenden Verdrahtungsabschnitte 23E zu, sodass die engen Abschnitte 25 nacheinander geschmolzen und gebrochen werden. Wenn die schmalen Abschnitte 25 aller Verdrahtungsabschnitte 23E geschmolzen und gebrochen werden, wird der Fluss des Stroms zwischen den Elektroden unterbrochen.
  • Selbst in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform schmilzt und bricht die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb verringert die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ebenso das Risiko des Auftretens von Fehlstrom, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden fließt und die Elektroden geschmolzen und gebrochen werden.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können wie folgt abgeändert werden. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und die nachstehenden Abänderungen können kombiniert werden, solange die kombinierten Abänderungen technisch konsistent miteinander bleiben.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der ersten Ausführungsform ist die Oberflächenelektrodenschicht 20A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 derart konfiguriert, dass die Kontaktfläche mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers 12 kleiner ist als die Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Die Kontaktflächen der Oberflächenelektrodenschichten 20A, 20B mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers 12 kann zueinander gleich sein, und die Dicke der Oberflächenelektrodenschicht 20A kann kleiner als jene der Oberflächenelektrodenschicht 20B sein. Selbst in diesem Fall, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, ist die Stromdichte in der Oberflächenelektrodenschicht 20A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 höher als in der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Deshalb schmilzt und bricht die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Alternativ können die Dicke und die Kontaktfläche mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers 12 der Oberflächenelektrodenschicht 20A der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 kleiner als jene der Oberflächenelektrodenschicht 20B der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 sein. Das heißt, wenn das Volumen der Oberflächenelektrodenschicht 20A kleiner ist als jenes der Oberflächenelektrodenschicht 20B, ist die Stromdichte in der Oberflächenelektrodenschicht 20A höher als jene in der Oberflächenelektrodenschicht 20B, wenn der Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb schmilzt und bricht die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt.
  • In der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der vierten Ausführungsform ist die Breite der Verdrahtungsabschnitte 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 kleiner als die Breite der Verdrahtungsabschnitte 23D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Anstelle des Verringerns der Breite kann die Dicke der Verdrahtungsabschnitte 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 kleiner als die Dicke der Verdrahtungsabschnitte 23D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 sein. In diesem Fall ist die Stromdichte in den Verdrahtungsabschnitten 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 ebenfalls höher als die Stromdichte in den Verdrahtungsabschnitten 23E der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, wenn der Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb wird, selbst in diesem Fall die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher geschmolzen und gebrochen vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung fließt. Die Breite und die Dicke der Verdrahtungsabschnitte 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 können beide kleiner als jene der Verdrahtungsabschnitte 23D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 sein. Das heißt, es genügt, wenn jeder Verdrahtungsabschnitt 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 eine kleinere Fläche in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung aufweist als jene eines jeden Verdrahtungsabschnitts 23D der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. Mit dieser Konfiguration werden die Verdrahtungsabschnitte 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor den Verdrahtungsabschnitten 23E der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Gleichermaßen genügt es, hinsichtlich der schmalen Abschnitte 25 in den Verdrahtungsabschnitten 23E der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 in der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung der sechsten Ausführungsform, wenn jeder schmale Abschnitt 25 eine kleinere Fläche in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Verdrahtungsabschnitts 23E als jene der verbleibenden Abschnitte des Verdrahtungsabschnitts 23E und jene von jedem Verdrahtungsabschnitt 23F der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 aufweist.
  • Anstelle der Verdrahtungsabschnitte 23C der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 kann der Anschlussabschnitt 24 einen Abschnitt aufweisen, welcher eine kleinere Fläche in einem Querschnitt senkrecht zur Richtung, in welcher der Strom zwischen den beiden Elektroden fließt, als die verbleibenden Abschnitte des Anschlussabschnitts 24 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und des Anschlussabschnitts 24 der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16. In diesem Fall wird die Stromdichte in dem Abschnitt, welcher die verringerte Fläche im Querschnitt aufweist, lokal erhöht, wenn Strom zwischen den beiden Elektroden fließt. Deshalb wird in diesem Fall der Anschlussabschnitt 24 der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlich zuerst geschmolzen und gebrochen, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung fließt. Diese Konfiguration verringert deshalb das Risiko des Auftretens von Fehlstrom bzw. Kriechstrom auf das Abgasrohr 11.
  • Es ist möglich zwei oder mehr der Strukturen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen zu kombinieren, welche es ermöglichen, dass die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 wahrscheinlicher vor der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 geschmolzen und gebrochen wird, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den beiden Elektroden fließt.
  • Ein Beispiel nimmt an, dass der Stromwert zwischen der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 allmählich bzw. schrittweise von 0 erhöht wird. In diesem Fall wird der Stromwert zwischen den zwei Elektroden als ein Elektroden-Schmelzstromwert bezeichnet, wenn in jeder der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16 die Temperatur eines Abschnitts der Elektrode zuerst den Schmelzpunkt des Materials erreicht. Wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung derart strukturiert ist, dass der Elektroden-Schmelzstromwert der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode 15 geringer ist als jener der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode 16, verringert jede von der vorstehend beschriebenen abweichende Konfiguration, das Risiko des Auftretens von Fehlstrom aufgrund des Schmelzens und des Brechens der Elektroden, wenn ein übermäßiger Strom zwischen den Elektroden der elektrisch beheizten Katalysator-Vorrichtung fließt.
  • Verschiedene Änderungen der Form und Details können auf die vorstehenden Beispiele angewandt werden, ohne den Geist und Umfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente zu verlassen. Die Beispiele dienen lediglich aus Gründen der Beschreibung und nicht für Zwecke der Beschränkung. Beschreibungen der Merkmale in jedem Beispiel sind als Anwendbar auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen zu berücksichtigen. Geeignete Ergebnisse können erreicht werden, wenn Abfolgen in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, und/oder wenn Komponenten in einer beschriebenen Vorrichtung, Bauweise, Apparat, oder Schaltung unterschiedlich kombiniert und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalenten ersetzt oder unterstützt werden. Der Umfang der Erfindung wird nicht durch die detaillierte Beschreibung definiert, sondern durch die Ansprüche und deren Äquivalente. Alle Änderungen innerhalb des Bereiches der Ansprüche und deren Äquivalente sind in der Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2019209245 A [0002]

Claims (6)

  1. Elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10), welche konfiguriert ist, um ein Abgas eines an einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors zu reinigen, wobei die Vorrichtung (10) umfasst: einen Katalysator-Träger (12), welcher im Inneren eines Abgasrohres (11) des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist; eine Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15), welche an einer Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) befestigt ist, und konfiguriert ist, um mit einem Niedrig-Potential-Seiten-Anschluss (18B) einer Fahrzeug-Bordstromquelle (18) verbunden zu sein, wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) an das Fahrzeug montiert ist; und eine Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16), welche an der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) befestigt ist, und konfiguriert ist, um mit einem Hoch-Potential-Seiten-Anschluss (18A) der Fahrzeug-Bordstromquelle (18) verbunden zu sein, wenn die elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) an den Verbrennungsmotor montiert ist, wobei in einem Fall, in welchem ein Stromwert zwischen zwei Elektroden, welche die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) sind, allmählich von 0 erhöht, wird der Stromwert zwischen den beiden Elektroden als ein Elektroden-Schmelzstromwert bezeichnet wird, wenn in jeder der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) eine Temperatur eines jeden Abschnitts der Elektrode (15, 16) zuerst einen Schmelzpunkt eines Materials der Elektrode erreicht, und die Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) konfiguriert ist, um einen niedrigeren Elektroden-Schmelzstromwert aufzuweisen als die Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16).
  2. Elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei jede der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) umfasst: eine kammartige Elektrodenschicht (21), welche Verdrahtungsabschnitte (23), welche sich parallel zueinander erstrecken, umfasst; eine filmförmige Oberflächenelektrodenschicht (20A, 20B), welche zwischen den Verdrahtungsabschnitten (23) und der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) angeordnet ist; und eine Fixierungsschicht (22), welche an einer Oberfläche der Oberflächenelektrodenschicht (20A, 20B) mit den Verdrahtungsabschnitten (23) dazwischen befestigt ist, die Oberflächenelektrodenschichten (20A, 20B) umfassen jeweils eine Kontaktfläche, in welcher die Oberflächenelektrodenschicht (20A, 20B) in Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) ist, und die Oberflächenelektrodenschicht (20A) der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) derart konfiguriert ist, dass die Kontaktfläche mit der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) kleiner ist als jene der Oberflächenelektrodenschicht (20B) der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16).
  3. Elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) umfasst: eine kammartige Elektrodenschicht (21), welche Verdrahtungsabschnitte (23), welche sich parallel zueinander erstrecken, umfasst; eine filmförmige Oberflächenelektrodenschicht (20C, 20D), welche zwischen der kammartigen Elektrodenschicht (21) und der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) angeordnet ist; und eine Fixierungsschicht (22), welche an einer Oberfläche der Oberflächenelektrodenschicht (20C, 20D) mit den Verdrahtungsabschnitten (23) dazwischen befestigt ist, und wobei die Oberflächenelektrodenschicht (20C) der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) aus einem Material hergestellt ist, welches einen höheren spezifischen Durchgangswiderstand als ein Material der Oberflächenelektrodenschicht (20D) der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) aufweist.
  4. Elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) umfasst: eine kammartige Elektrodenschicht (21A, 21B), welche Verdrahtungsabschnitte (23), welche sich parallel zueinander erstrecken, umfasst; eine filmförmige Oberflächenelektrodenschicht (20), welche zwischen der kammartigen Elektrodenschicht (21A, 21B) und der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) angeordnet ist; und eine Fixierungsschicht (22), welche an einer Oberfläche der Oberflächenelektrodenschicht (20) mit den Verdrahtungsabschnitten (23) dazwischen befestigt ist, und wobei eine Anzahl der Verdrahtungsabschnitte (23), welche in der kammartigen Elektrodenschicht (21A) der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) bereitgestellt sind, kleiner ist als eine Anzahl an Verdrahtungsabschnitten (23), welche in der kammartigen Elektrodenschicht (21B) der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) bereitgestellt sind.
  5. Elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) umfasst: eine kammartige Elektrodenschicht (21C, 21D), welche Verdrahtungsabschnitte (23C, 23D), welche sich parallel zueinander erstrecken, umfasst; eine filmförmiger Oberflächenelektrodenschicht (20), welche zwischen der kammartigen Elektrodenschicht (21C, 21D) und der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) angeordnet ist; und eine Fixierungsschicht (22), welche an einer Oberfläche der Oberflächenelektrodenschicht (20) mit den Verdrahtungsabschnitten (23C, 23D) dazwischen befestigt ist, und wobei jeder Verdrahtungsabschnitt (23C) in der kammartigen Elektrodenschicht (21C) der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) eine kleinere Fläche in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung als jene von jedem Verdrahtungsabschnitt (23D) in der kammartigen Elektrodenschicht (21D) der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) aufweist.
  6. Elektrisch beheizte Katalysator-Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) und der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) umfasst: eine kammartige Elektrodenschicht (21), welche Verdrahtungsabschnitte (23), welche sich parallel zueinander erstrecken, umfasst; eine filmförmige Oberflächenelektrodenschicht (20), welche zwischen der kammartigen Elektrodenschicht (21) und der Außenumfangsoberfläche des Katalysator-Trägers (12) angeordnet ist; und eine Fixierungsschicht (22), welche an einer Oberfläche der Oberflächenelektrodenschicht (20) mit den Verdrahtungsabschnitten (23) dazwischen befestigt ist, und wobei eine Anzahl der Fixierungsschichten (22), welche in der Niedrig-Potential-Seiten-Elektrode (15) bereitgestellt sind, kleiner ist als eine Anzahl der Fixierungsschichten (22), welche in der Hoch-Potential-Seiten-Elektrode (16) bereitgestellt sind.
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