催化转换装置 【技术领域】
本发明涉及一种被设置于内燃机的排气管上的催化转换装置。背景技术 在为了净化由内燃机产生的废气而被设置于排气管上的催化转换装置中， 例如， 如专利文献 1 所记载， 具有对承载催化剂的金属制催化剂载体进行通电而使其升温， 从而 得到充分的催化剂效果的技术。
而且， 在专利文献 1 所记载的结构中， 金属制催化剂载体被嵌插在外罩 ( 外壳 ) 内， 并且， 在金属制催化剂载体的导电部件与外罩之间嵌插保持有具备缓冲功能的衬垫部 件。 在此， 设想在金属制催化剂载体的上游一侧， 由于内燃机的燃烧而产生的水分作为冷凝 水而飞散。虽然衬垫部件由电绝缘材料构成， 但是在由飞散的冷凝水而产生的水滴导致外 罩与金属制催化剂载体发生短路时， 由于在外罩中也将流有电流， 因此有时催化剂载体的 加热效果会降低。
专利文献 1 ： 日本特开平 5-253491 号公报
发明内容 本发明考虑到上述事实， 以获得一种如下的催化转换装置作为课题， 所述催化转 换装置能够抑制因排气管内产生的水滴而引起的催化剂载体的加热效果的降低。
在本发明的第一方案的催化转换装置中， 具有 ： 催化剂载体， 其承载用于净化从内 燃机排出的废气的催化剂， 并通过通电而被加热 ； 筒体， 其被形成为筒状， 于内部收容有所 述催化剂载体， 并被安装于排气管上 ； 保持部件， 其具有 ： 被配置于所述催化剂载体的外周 面一侧的内侧弹性部件 ； 被配置于所述筒体的内周面一侧的外侧弹性部件 ； 被配置于这些 内侧弹性部件与外侧弹性部件之间的中间部件， 所述保持部件通过内侧弹性部件及外侧弹 性部件的弹性而将催化剂载体保持在筒体内， 并使催化剂载体与筒体电绝缘 ； 突出部， 其被 设置于所述中间部件的、 所述废气的流动方向上的上游侧端部的至少一部分上， 且位于所 述外侧弹性层的上游侧端部的上游一侧。
在此催化转换装置中， 当催化剂载体通过通电而被加热并升温时， 与未被升温的 情况相比， 能够更高程度地发挥所承载的催化剂的净化效果。另外， 由于催化剂载体通过 保持部件及筒体而被设置在排气管上， 特别是催化剂载体通过构成保持部件的内侧弹性部 件及外侧弹性部件的弹力而被保持在筒体内， 因此能够吸收筒体与催化剂载体的相对移动 ( 由于热膨胀而引起的错位、 来自车辆的振动等 )。由于保持部件使催化剂载体与筒体电绝 缘， 因此， 催化剂载体与筒体不会经由保持部件而发生短路。
在废气中有时会含有由于内燃机的燃烧而产生的水分， 并且有时此水分会冷凝而 产生水滴。在本发明中， 在内侧弹性部件与外侧弹性部件之间配置有中间部件， 而且， 在中 间部件的、 废气的流动方向上的上游侧端部的至少一部分上， 设置有位于外侧弹性层的上 游侧端部的上游一侧的突出部。由此， 在筒体与突出部之间构成了间隙。因此， 当水滴滞留
在间隙中时， 对于此水滴而言突出部成为了屏障， 从而能够抑制水滴到达催化剂载体的现 象。 即， 水滴不会到达催化剂载体， 从而能够抑制由于水滴而引起的筒体与催化剂载体之间 的短路。 由此， 由于电流可靠地流通于催化剂载体中， 因此能够抑制催化剂载体的加热效果 的降低。
在本发明中， 还可以采用如下结构， 即， 所述中间部件具有电绝缘性。即使在筒体 与突出部之间、 以及突出部与催化剂载体之间附着有水滴的情况下、 或者内侧弹性部件及 外侧弹性部件吸收了水分的情况下， 从筒体经由内侧弹性部件及外侧弹性部件而到达催化 剂载体的电气性路径也会被突出部 ( 中间部件 ) 阻断。即， 抑制了经由突出部 ( 中间部件 ) 的、 筒体与催化剂载体之间的短路。
另外， 此处所说的电绝缘性是指， 例如， 作为中间部件的物理性质， 只需其体积电 8 阻率在 500℃时大于等于 10 Ω/cm 即可。另外， 在实际构成催化转换装置的状态下， 中间部 件的内周面和外周面的电阻只需在 10MΩ 以上即可。
在本发明中， 还可以采用如下结构， 即， 具有绝缘层， 所述绝缘层被配置于所述催 化剂载体与所述内侧弹性部件之间， 并使所述催化剂载体与所述内侧弹性部件电绝缘。由 此， 能够进一步提高筒体与催化剂载体之间的绝缘性， 从而抑制筒体与催化剂载体之间的 短路。 在本发明中， 虽然突出部只需被设置于中间部件的上游侧端面的至少一部分上， 就能够在设有突出部的部位处抑制由于水滴而导致的筒体与催化剂载体之间的短路， 但是 水滴在排气管内由于重力而容易滞留在下方。 因此， 例如， 当所述突出部被设置于所述中间 部件的所述上游侧端部的、 包含最下端部在内的部分上时， 与未在包含此最下端部在内的 部位上形成突出部的结构相比， 能够更加有效地抑制由于水滴而导致的筒体与催化剂载体 之间的短路。
并且， 当所述突出部沿着所述筒体的内周面而被形成在整个圆周上时， 能够在筒 体的整个圆周上抑制由于水滴而导致的筒体与催化剂载体之间的短路。
在本发明中， 还可以采用如下结构， 即， 所述中间部件在所述催化剂载体的圆周方 向上被分割成多个。通过以此种方式将中间部件在圆周方向上进行分割， 从而使得向催化 剂载体的周围配置和安装中间部件变得容易。 并且， 当在分割了中间部件的结构中， 从所述 外侧弹性部件作用于所述中间部件上的外侧载荷被设定为， 大于从所述内侧弹性部件作用 于所述催化剂载体上的内侧载荷时， 将在中间部件上作用有从外侧朝向内侧的压缩载荷， 因此， 能够进一步缩小中间部件的分割部分的间隙。 例如， 在中间部件具有电绝缘性的结构 中， 能够通过减少此间隙而提高绝缘性。
由于本发明采用了上述结构， 因此能够抑制由于排气管内所产生的水滴而导致的 催化剂载体的加热效果的降低。
附图说明 图 1 为通过包括中心线在内的截面来表示本发明的第一实施方式中的催化转换 装置安装于排气管上的安装状态的剖视图。
图 2 为通过包括中心线在内的截面来表示本发明的第二实施方式中的催化转换 装置安装于排气管上的安装状态的剖视图。
图 3 为表示构成本发明的催化转换装置的固体层的一个示例的立体图。
图 4 为表示构成本发明的催化转换装置的固体层的、 与图 3 所示的固体层不同的 一个示例的立体图。
图 5 为通过包括中心线在内的截面来表示本发明的第三实施方式中的催化转换 装置安装于排气管上的安装状态的剖视图。
图 6 为表示本发明的第二实施方式中的催化转换装置的、 沿图 2 中的 VI-VI 线的 剖视图。
图 7A 为表示在分割固体层之间产生了间隙的状态下， 作用于催化转换装置的分 割固体层上的载荷与分割固体层的位置之间的关系的说明图。
图 7B 为表示在分割固体层贴合着的状态下， 作用于催化转换装置的分割固体层 上的载荷与分割固体层的位置之间的关系的说明图。 具体实施方式
在图 1 中， 图示了本发明的第一实施方式中的催化转换装置 12 安装于排气管 10 上时的安装状态。
如图 1 所示， 催化转换装置 12 具备由具有导电性及刚性的材料所形成的催化剂载 体 14。 作为构成催化剂载体 14 的材料， 虽然可采用导电性陶瓷、 导电性树脂和金属等， 但是 在本实施方式中， 特别设定为导电性陶瓷。
催化剂载体 14 通过将蜂窝状或者波浪状的薄板构成为旋涡状或同心圆状等， 从 而被形成为材料表面积增大了的圆柱状或圆筒状， 并且以在其表面上以附着的状态而承载 有催化剂 ( 铂、 钯、 铑等 )。
催化剂具有对流通于排气管 10 内的废气 ( 由箭头 F1 表示流动方向 ) 中的物质 (HC 等 ) 进行净化的作用。另外， 增大催化剂载体 14 的表面积的结构并不限定于上述的蜂 窝状和波浪状。
催化剂载体 14 上贴装有两个电极 16A、 16B， 并且在电极 16A、 16B 上分别连接有端 子 18A、 18B。通过从端子 18A、 18B 经由电极 16A、 16B 向催化剂载体 14 通电， 从而能够对催 化剂载体 14 进行加热。通过利用此加热， 以使被承载在表面上的催化剂升温， 从而能够较 高程度地发挥催化剂的净化作用。
催化剂载体 14 以被收容在外壳筒体 28( 本发明所涉及的筒体 ) 的内部的状态， 被 配置于外周的保持衬垫 26( 本发明所涉及的保持部件 ) 保持。
外壳筒体 28 通过不锈钢等金属而被成形为大致圆筒状， 并具有 ： 上游侧锥形部 28A， 其在流动方向的上游一侧， 且直径朝向下游逐渐增大 ； 大径部 28B， 其在流动方向的中 间部分并与上游侧锥形部 28A 连续， 且直径大于排气管 10 ； 下游侧锥形部 28C， 其在长度方 向下游一侧， 并与大径部 28B 连续且直径朝向下游逐渐减小。
排气管 10 的前侧输送管 10A 的下游侧端部与上游侧锥形部 28A 的上游侧端部相 连接， 而排气管 10 的后侧输送管 10B 的上游侧端部与下游侧锥形部 28C 的下游侧端部相连 接， 废气的流道截面积在此外壳筒体 28 的部分 ( 特别是在大径部 28B) 处被局部性地扩大。
配置在催化剂载体 14 的外周的保持衬垫 26 被形成为， 具有从内侧起依次层叠内 侧纤维层 30、 固体层 32、 外侧纤维层 34 的三层结构的大致圆筒状。并且， 在保持衬垫 26 的外周上配置有外壳筒体 28 的大径部 28B。 内侧纤维层 30 对应于本发明中的内侧弹性部件， 固体层 32 对应于本发明中的中间部件， 而外侧纤维层 34 对应于本发明中的外侧弹性部件。
内侧纤维层 30 的内周面与催化剂载体 14 的外周面接触， 外侧纤维层 34 的外周面 与外壳筒体 28 的内周面接触。这些内侧纤维层 30 及外侧纤维层 34 通过例如氧化铝衬垫、 树脂衬垫或陶瓷棉 (ceramic wool) 等， 而被形成为具有绝缘性和预定弹性的纤维状。 由此， 保持衬垫 26 自身也具有预定的弹性， 保持衬垫 26 在大致圆筒状的外壳筒体 28 的内部， 以 使这些构件成为同心 ( 中心线 CL) 的方式而对催化剂载体 14 进行保持。
对此， 在本实施方式中， 固体层 32 由例如金属等的固体材料构成。即， 在采用固体 材料从而具有形状稳定性的固体层 32 的内周侧及外周侧上， 配置具有绝缘性及弹性的内 侧纤维层 30 及外侧纤维层 34， 从而使催化剂载体 14 被稳定地保持在外壳筒体 28 的内部。
特别是， 由于金属制的外壳筒体 28 与导电性陶瓷制的催化剂载体 14 的线膨胀系 数不同， 因此从排气管 10 内通过的废气的热量、 和对催化剂载体 14 进行通电加热而导致的 膨胀量不同。此膨胀量的差异通过保持衬垫 26 的弹性而被吸收。并且， 对于通过排气管 10 的振动的输入， 保持衬垫 26 还在发挥缓冲作用的同时吸收外壳筒体 28 与催化剂载体 14 之 间的位置错位。 而且， 由于具有绝缘性的保持衬垫 26 被配置于催化剂载体 14 和外壳筒体 28 之 间， 因此从催化剂载体 14 向外壳筒体 28 的电流流通被阻止。另外， 作为构成内侧纤维层 30 及外侧纤维层 34 的材料， 还可以应用 Interam 衬垫 (Interam mat ： 商品名称 ) 或莫来石 (mullite) 等。
内侧纤维层 30 通过被向径向压缩的反作用力， 而使预定的保持载荷 HF1 作用于催 化剂载体 14 上， 从而对催化剂载体 14 进行保持。另外， 外侧纤维层 34 通过被向径向压缩 的反作用力， 而使预定的保持载荷 HF2 作用于固体层 32 上， 从而对固体层 32 进行保持。另 外， 关于保持载荷 HF1、 HF2 将在后文进行叙述。
在外壳筒体 28 的大径部 28B、 外侧纤维层 34、 固体层 32 及内侧纤维层 30 上， 形成 有用于端子 18A、 18B 贯穿的贯穿孔 36， 且端子 18A、 18B 互不接触。
在本实施方式中， 从图 1 中可以看出， 内侧纤维层 30 的上游侧端面 30A 及外侧纤 维层 34 的上游侧端面 34A， 均与催化剂载体 14 的上游侧端面 14A 在流动方向上处于相同位 置。相对于此， 从固体层 32 起形成有比催化剂载体 14 的上游侧端面 14A 更向上游一侧突 出的突出部 38。通过形成此种结构的突出部 38， 从而在突出部 38 与外壳筒体 28 之间构成 了间隙部 40。 特别是， 在本实施方式中， 以沿着外壳筒体 28 的大径部 26B 的内周面的方式， 在整个圆周方向上形成了突出部 38。因此， 间隙部 40 也在催化剂载体 14 的圆周方向上被 构成在整个圆周上。 另外， 为了构成间隙部 40， 从而在突出部 38 与外侧纤维层 34 之间的相 对位置关系上， 只需突出部 38 比外侧纤维层 34 更向上游一侧突出即可， 并不限定内侧纤维 层 30 的位置 ( 特别是上游侧端面的位置 )。另外， 特别是在本实施方式中， 如图 3 所示， 突 出部 38 在固体层 32 的上游侧端面 32A 上， 沿圆周方向被形成在整个圆周上。
另外， 在本实施方式中， 虽然内侧纤维层 30 的下游侧端面 30B 及外侧纤维层 34 的 下游侧端面 34B， 均与催化剂载体 14 的下游侧端面 14B 在流动方向上处于相同的位置， 但是 固体层 32 从催化剂载体 14 的下游侧端面 14B 向下游一侧突出。因此， 催化转换装置 12 在 流动方向的前后呈大致对称的形状。
下面， 对本实施方式中的催化转换装置 12 的作用进行说明。
如图 1 所示， 催化转换装置 12 以其外壳筒体 28 与排气管 10 成为同心的方式而被 设置在排气管 10 的中途 ( 前侧输送管 10A 和后侧输送管 10B 之间 )， 并且废气从催化剂载 体 14 的内部通过。 此时， 通过被承载于催化剂载体 14 上的催化剂以使得废气中的物质 (HC 等 ) 被净化。
在本实施方式的催化转换装置 12 中， 通过利用端子 18A、 18B 及电极 16A、 16B 向催 化剂载体 14 通电而对催化剂载体 14 进行加热， 从而能够使承载于催化剂载体 14 上的催化 剂升温， 进而更高程度地发挥净化作用。 例如， 在发动机刚启动后等废气的温度较低的情况 下， 通过事先进行对催化剂载体 14 的通电加热， 从而能够确保在发动机启动初期的催化剂 的净化性能。
由于在废气中含有水分， 因此在催化转换装置 12 的上游一侧， 排气管 10 内的水分 冷凝而成为水滴。 并且， 由于水滴会因废气的流动而向下游一侧飞散， 因此有时会附着在外 壳筒体 28 的内周面上。
在此， 设想一种催化转换装置 ( 比较例 )， 其中未形成如本实施方式的这种突出部 38， 其内侧纤维层 30、 固体层 32 及外侧纤维层 34 的上游侧端面均与催化剂载体 14 的上游 侧端面 14A 在流动方向上处于相同位置。在此种催化转换装置中， 当水滴以跨接催化剂载 体 14 与外壳筒体 28 的方式而附着时， 有可能会出现催化剂载体 14 与外壳筒体 28 被短路 的现象。由于这种短路， 原本应该流通于催化剂载体 14 中的电流的一部分将流通于外壳筒 体 28 中， 因此向催化剂载体 14 的通电量将减少。 相对于此， 在本实施方式的催化转换装置 12 中， 在保持衬垫 26 的固体层 32 上形 成有比外侧纤维层 34 更向上游一侧突出的突出部 38， 从而在突出部 38 和外壳筒体 28 之间 构成了间隙部 40。 因此， 即使附着于外壳筒体 28 的内周面上的水滴在间隙部 40 中增长， 也 由于突出部 38 成为了屏障而无法到达催化剂载体 14。 即， 与上述的比较例中的催化转换装 置相比， 由于水滴不会与外壳筒体 28 的内周面及催化剂载体 14 的双方跨接接触， 因此能够 抑制催化剂载体 14 与外壳筒体 28 之间的、 由于水滴而导致的短路。
另外， 虽然上述实施方式中， 如图 3 所示， 列举了在从沿着中心线 CL 的方向观察时 突出部 38 被形成于整个圆周上的例子， 但是实际上， 在催化转换装置 12 的上游侧中通过水 分冷凝而产生的水滴， 会由于重力而落下且向下游一侧移动。因此， 如图 4 所示， 优选为， 预先在固体层 32 的圆周方向上的、 至少包含最下端部 35 在内的部位上形成突出部 38。例 如， 即使为在固体层 32 的下侧的半个圆周程度或短于半个圆周的程度上形成突出部 38 的 结构， 也能够抑制催化剂载体 14 与外壳筒体 28 之间的、 由于水滴而导致的短路。当在整个 圆周上形成突出部 38 时， 将能够在整个圆周上抑制由于水滴而导致的催化剂载体 14 与外 壳筒体 28 之间的短路。如图 3 所示， 在整个圆周上形成突出部 38 的示例中， 也是在至少包 括最下端部 35 在内的部位上形成了突出部 38。
突出部 38 在轴向 ( 废气的流动方向 ) 上的长度 ( 突出长度 )L1、 外壳筒体 28 与固 体层 32( 突出部 38) 在径向上的间隔 G2， 是根据附着在外壳筒体 28 的内周面上的水滴的设 想附着量而决定的。
但是， 将突出长度 L1 或间隔 G2 设置得过长， 会导致催化转换装置 12 的过度大型 化。因此， 作为突出长度 L1 设为 50mm 左右即可， 而作为间隔 G2 设为 13mm 左右即可。另外，
此间隔必然与在外壳筒体 28 内保持有催化剂载体 14 的状态下的、 外侧纤维层 34 的厚度相 一致。
并且， 虽然在本实施方式中例举了固体层 32 也从催化剂载体 14 的下游侧端面 14B 向下游一侧突出的结构， 但是从催化转换装置 12 的小型化的观点出发， 无需向下游一侧突 出。
在图 2 中， 图示了本发明的第二实施方式中的催化转换装置 52。另外， 在图 6 中， 通过沿图 2 中的 VI-VI 线的剖视图而图示了催化转换装置 52。 另外， 在第二实施方式中， 对 于与第一实施方式相同的结构要素、 部件等标注相同的符号并省略其详细的说明。
在第二实施方式的催化转换装置 52 中， 构成保持衬垫 56 的固体层 ( 中间部件 ) 特 别在由绝缘性材料构成这一点、 以及具有绝缘涂层 42 这一点上， 与第一实施方式不同 ( 以 下， 特别将第二实施方式中的中间部件标记为绝缘固体层 58， 以与第一实施方式中的固体 层 32 进行区别 )。
即， 绝缘固体层 58 从催化剂载体 14 的上游侧端面 14A 向上游一侧突出而形成了 突出部 38， 并在突出部 38 与外壳筒体 28 之间构成了间隙部 40。另外， 在第二实施方式的 催化转换装置 52 中， 于催化剂载体 14 的外周部分 ( 至少为催化剂载体 14 与内侧纤维层 30 对置的部分 ) 上， 设有由玻璃涂层等构成的绝缘涂层 42。 绝缘涂层 42 为本发明所涉及的绝 缘层的一个示例， 通过在催化剂载体 14 与内侧纤维层 30 之间配置此绝缘涂层 42， 从而使催 化剂载体 14 与内侧纤维层 30( 保持衬垫 26) 被电绝缘。由于这以外与第一实施方式中的 催化转换装置 12 为相同的结构， 因此省略其详细的说明。 作为第二实施方式中的绝缘固体层 58， 可以采用例如陶瓷或云母片等具有绝缘性 的固体材料。另外， 在第二实施方式中， 由于通过绝缘固体层 58 而确保了保持衬垫 56 的绝 缘性保， 因此作为内侧纤维层 30 及外侧纤维层 34， 没有必要一定要由具有绝缘性的材料构 成。
采用此种结构的第二实施方式中的催化转换装置 52， 也可实现与第一实施方式中 的催化转换装置 12 相同的作用效果。
另外， 由于在如本实施方式的这种催化转换装置 52 中， 内侧纤维层 30 及外侧纤维 层 34 如上文所述被形成为纤维状， 因此有时会吸收水分。因此， 即使在通常状态 ( 未吸收 水分的状态 ) 下具有绝缘性， 但有时也会由于水分吸收而导致内侧纤维层 30 及外侧纤维层 34 的绝缘性降低。
但是， 在第二实施方式的催化转换装置 52 中， 即使在内侧纤维层 30 及外侧纤维层 34 吸收了水分的情形下， 也能够抑制作为保持衬垫 56 的绝缘性的降低。即， 即使产生由于 内侧纤维层 30 及外侧纤维层 34 的水分吸收而导致的绝缘性的降低， 也由于在第二实施方 式的催化转换装置 52 中， 绝缘固体层 58 被配置于内侧纤维层 30 与外侧纤维层 34 之间， 因 此能够阻止经由保持衬垫 56 的、 催化剂载体 14 与外壳筒体 28 之间的电气短路， 从而能够 抑制向催化剂载体 14 进行通电时的加热效率的降低。
另外， 在本实施方式的催化转换装置 12 中， 在与催化剂载体 14 的内侧纤维层 30 对置的部分上， 形成有由玻璃涂层等构成的绝缘涂层 42。因此， 在内侧纤维层 30 和外侧纤 维层 34 以此种方式吸收水分而导致绝缘性降低了的情况下， 也能够通过绝缘涂层 42 而抑 制从催化剂载体 14 向保持衬垫 26 的漏电， 从而能够抑制向催化剂载体 14 进行通电时的加
热效率的降低。
另外， 如上文所述， 从对内侧纤维层 30 和外侧纤维层 34 吸收了水分时从催化剂载 体 14 向外壳筒体 28 的漏电进行抑制的观点出发， 宜采用具备绝缘固体层 58 和绝缘涂层 42 中的至少一个的结构。即， 从催化剂载体 14 到外壳筒体 28 之间， 只需配置至少一层绝缘性 部件即可。 在使中间部件具备了绝缘性的结构中， 由于无需形成绝缘涂层 42， 因此可以降低 催化转换装置的制造成本。相对于此， 由于在形成有绝缘涂层 42 的结构中， 具有绝缘性的 部件位于比内侧纤维层 30 更靠内侧的位置上， 因此可获得更加可靠的漏电抑制效果。
在图 5 中， 图示了本发明的第三实施方式中的催化转换装置 72。在第三实施方式 中， 采用了与第二实施方式中的催化转换装置 52 大致相同的结构， 但是构成排气管 10 的前 侧输送管 10A 的下游侧端部向下游侧延伸而构成了延伸部 10S， 且延伸至催化剂载体 14 附 近这一点， 与第二实施方式不同。虽然此前侧输送管 10A 的延伸长度未被特别地限定， 但是 在图 5 所示的示例中， 当从外壳筒体 28 的径向观察时， 是延伸至与突出部 38 具有重叠部分 74 的程度为止。
在采用此种结构的第三实施方式的催化转换装置 72 中， 可实现与第二实施方式 中的催化转换装置 52 相同的作用效果， 而且， 还能够提高对废气中的物质 (HC 等 ) 进行净 化的效果。
即， 第三实施方式中的催化转换装置 72 与第二实施方式中的催化转换装置 52 相 比， 通过延伸部 10S 从而使废气被引导至催化剂载体 14 附近。因此， 由于促进了催化剂载 体 14 通过废气而实现的升温， 因此能够提高对废气中的物质 (HC 等 ) 进行净化的效果。
在上述各实施方式中， 固体层 32( 以下， 包括绝缘固体层 58 在内 ) 在圆周方向上 的结构及形状并未被特别地限定， 可以在圆周方向上一体地形成。此处， 在图 6 中作为一个 示例， 通过沿图 2 中的 VI-VI 线的剖视图而例示了本发明的第二实施方式中的催化转换装 置 52。如此图 6 所示， 固体层可以由在圆周方向上被分割成多个 ( 图 6 的示例中为三个 ) 的分割固体层 52D 构成。 另外， 由于在图 6 中列举第二实施方式中的催化转换装置 52 为例， 因此固体层 58 由分割固体层 58D 构成， 但是如果为第一实施方式中的催化转换装置 12， 则 固体层 32 由以与分割固体层 58D 相同的方式而被分割的分割固体层构成。
特别是， 作为催化转换装置的制造方法而使用了如下方法， 即对于催化剂载体 14 于其周围配置保持衬垫 26 和外壳筒体 28 之前， 通过高温烧成而安装电极 16A、 16B 和端子 18A、 18B 的方法时， 会产生在固体层 32 上使上下的端子 18A、 18B 贯穿的需要。因此， 当将 固体层 32 在圆周方向上至少分割成两个时， 能够使端子 18A、 18B 贯穿并以包围催化剂载体 14 周围的方式而安装， 从而催化转换装置的制造变得容易。
并且， 在本发明中， 由于以此种方式由圆周方向上的多个分割固体层而构成了固 体层 32， 因此外侧纤维层 34 的保持载荷 HF2 被设定为， 大于内侧纤维层 30 的保持载荷 HF1( 即， 保持载荷 HF1 ＜保持载荷 HF2)。
在此， 内侧纤维层 30 的保持载荷 HF1 是指， 当被向径向压缩的内侧纤维层 30 使载 荷向径向内侧作用而对催化剂载体 14 进行保持时， 从内侧纤维层 30 作用于催化剂载体 14 上的载荷 ( 单位面积上的载荷 ( 面压力 ) 乘以接触面积而得的值 )。另外， 此保持载荷 HF1 是考虑到催化剂载体 14 的强度， 而以不会破坏催化剂载体 14 的程度作为上限而设定的。
另外， 外侧纤维层 34 的保持载荷是指， 被向径向压缩的外侧纤维层 34 使载荷向径向内侧作用而对固体层 32 进行保持时， 从外侧纤维层 34 作用于固体层 32 上的载荷 ( 单位 面积上的载荷 ( 面压力 ) 乘以接触面积而得的值 )。另外， 此保持载荷 HF2 是考虑到固体层 32 的强度， 而以不会破坏固体层 32 的程度作为上限而设定的。
以此种方式， 通过将保持载荷 HF2 设定为大于保持载荷 HF1， 从而在固体层 32 的整 体上均作用有朝向径向内侧的压缩载荷。
在图 7A 中作为参考， 模式化地图示了保持载荷 HF2 等于保持载荷 HF1 或小于保持 载荷 HF1 时的固体层 32 的、 从上游一侧 ( 或下游一侧 ) 观察时的端面。
如此图 7A 所示， 在分割固体层 32D 的边界部分处， 根据成形上的状况等， 有时会在 各自的结合部 32F 之间产生圆周方向上的微小的间隙 32G。 另外， 即使在未产生间隙 32G 的 情况下， 有时结合部 32F 的贴合度也会降低。特别是， 在使用了绝缘固体层 58 以作为固体 层 ( 中间部件 ) 的结构 ( 第二实施方式 ) 的情况下， 有时会由于间隙 32G 而导致绝缘性降 低。
相对于此， 当将保持载荷 HF2 设定为大于保持载荷 HF1， 从而如图 7A 中的箭头 F2 所示， 朝向径向内侧的压缩载荷作用于固体层 32 上时， 如图 7B 所示， 能够使分割固体层 32D 的各自的结合部 32F 向贴合的方向进行移动从而消除间隙 ( 在已经贴合的情况下， 贴合度 将增高 )。特别是， 在使用了绝缘固体层 58 以作为固体层 32 的结构的情况下， 能够抑制由 于产生间隙 32G( 或结合部 32F 的贴合性较低 ) 而导致的绝缘性的降低。 另外， 以此种方式将保持载荷 HF2 设定为大于保持载荷 HF1 的具体结构并未被特 别地限定， 例如， 关于各个内侧纤维层 30 和外侧纤维层 34， 当安装于催化剂载体 14 周围之 前的状态 ( 未被弹性压缩的自然状态 ) 下的面密度相等时， 通过与内侧纤维层 30 相比更向 径向压缩外侧纤维层 34， 从而使外侧纤维层 34 的弹性反作用力大于内侧纤维层 30 的弹性 反作用力， 进而使保持载荷 HF2 大于保持载荷 HF1。
因此， 只需在通过保持衬垫 26 而于外壳筒体 28 内保持着催化剂载体 14 的状态 ( 结合部 32F 贴合着的状态 ) 下， 预先将固体层 32 与外壳筒体 28 在径向上的间隔 G2( 参 照图 1 及图 2) 设定为， 小于催化剂载体 14 与固体层 32 在径向上的间隔 G1( 参照图 1 及图 2)， 即可使保持载荷 HF2 大于保持载荷 HF1。例如， 将间隔 G1 设为 5mm、 间隔 G2 设为 3mm 即 可。
另外， 如果是上述间隔 G1、 G2 相等的结构， 则通过将外侧纤维层 34 的面密度设定 为大于内侧纤维层 30 的面密度， 从而能够将保持载荷 HF2 设定为大于保持载荷 HF1。 例如， 2 2 将内侧纤维层 30 的面密度设为 1300g/m 、 外侧纤维层 34 的面密度设为 1700g/m 即可。此 外， 使用排斥力大于内侧纤维层 30 的材料以作为外侧纤维层 34， 也可以将保持载荷 HF2 设 定为大于保持载荷 HF1。
无论在何种结构中， 实际作用于催化剂载体 14 上的载荷均为保持载荷 HF2 与保 持载荷 HF1 之差。因此， 与例如仅保持载荷 HF2 作用的结构相比， 作用于催化剂载体 14 上 的载荷将减小。因此， 即使在催化剂载体 14 的强度较低的情况下， 被破坏的可能性也会降 低。在作为催化剂载体 14 的材料而采用了 SiC 的情况下， 特别是在本实施方式的催化剂本 体中， 与例如用于 DPF(Diesel particulate filter ： 对应于柴油发动机的废气的过滤器 ) 的 SiC 相比， 从提高电阻等的目的出发， 气孔的比例较高从而质量更轻， 并可以通过更小的 载荷来保持催化剂。
虽然分割固体层 32D 的数量， 即固体层 32 在圆周方向上的分割数量并未被特别地 限定， 但是在分割数量增多时， 各个分割固体层 32D 的形状将接近于平面， 从而作用于各个 分割固体层 32D 上的应力将减小。由此， 将分割固体层 32D 做成薄层， 从而能够在实现固体 层 32 的轻量化和结构的简单化的同时， 提高生产性。
另外， 虽然在上文中， 图示了催化转换装置 12、 52 被水平配置的示例， 但是催化转 换装置 12 也可以在车辆前后方向上倾斜地配置。