JP2023149080A - 電気加熱触媒装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平搭載された場合でも、適時に触媒担体への通電を行って排気ガスを十分に浄化できる電気加熱触媒装置を得る。【解決手段】電気加熱触媒装置１０は、触媒を担持する触媒担体１１を収納する収納ケース１２を備えている。収納ケース１２には、当該収納ケース１２が水平に延びるように配置された状態で下方に向けて開口し、収納ケース１２の内外を貫通する貫通孔１２３が設けられている。収納ケース１２の外側には、貫通孔１２３と連通する閉鎖空間１６１を有するタンク部１６が設けられている。収納ケース１２の内部で凝縮水が生成しても、その凝縮水は貫通孔１２３を通じて収納ケース１２の外に流出し、タンク部１６に溜められる。【選択図】 図１

Description

本発明は、排気ガスを浄化する電気加熱触媒装置に関する。

車両等の内燃機関（エンジン）において、その排気系には排気ガスを浄化するための触媒装置が設けられる。触媒装置には触媒担体が内蔵され、触媒担体には排気ガスを浄化する触媒が担持されている。触媒は、所定の活性化温度まで昇温されないと十分な浄化作用が得られないが、エンジンの始動直後は排気ガスによる触媒担体の加熱が不十分なため、いまだ触媒の活性化温度に至っておらず、排気ガスを十分に浄化することができない。

そこで、電気加熱触媒装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この電気加熱触媒装置では、触媒担体が金属によって形成されており、エンジンの始動の際に触媒担体が通電加熱される。触媒担体の通電加熱によって触媒を活性化温度まで昇温させ、これにより十分な浄化作用を早期に得ることができる。

特開平５－２６９３８７号公報

ここで、いったん高温となった電気触媒装置の内部がエンジンの停止によって自然冷却されると、同装置内の気体に含まれる水分が凝縮し、装置内部に凝縮水が溜まることが多い。内部に溜まった凝縮水は触媒担体を通電加熱する際の漏電原因となるため、従前は、エンジン始動後に、電気加熱触媒装置を流通する排気ガスの流れによって排出させるとともに、その排出を促すために電気加熱触媒装置を斜めに搭載する必要があった。

しかしながら、凝縮水を排出させる排気ガスが触媒担体を流通する時点では、凝縮水がいまだ存在しているため、その凝縮水による漏電のおそれから触媒担体への通電がされない。この場合、通電がされていない以上、触媒がいまだ活性化温度に至っておらず、浄化が不十分な排気ガスが排出されてしまう。また、電気加熱触媒装置が車両において斜めに搭載されると、水平に搭載された場合に比べて余分な搭載スペースが必要となることが懸念されていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、水平搭載された場合でも、適時に触媒担体への通電を行って排気ガスを十分に浄化できる電気加熱触媒装置を得ることを目的とする。

上記課題を解決すべく、第１の発明は、
触媒を担持する触媒担体と、
前記触媒担体を収納し、排気ガスが前記触媒担体に接触した状態で流通する筒状の収納ケースと、
を備え、前記触媒担体に通電して発熱させる電気加熱触媒装置であって、
前記収納ケースの下方に向けて開口し、前記収納ケースの内外を貫通する貫通孔と、
前記収納ケースの外側かつ前記収納ケースの下側において前記収納ケースと一体的に設けられ、前記貫通孔と連通するタンク部と、
を備え、
前記収納ケースの内部で生成された凝縮水は、前記貫通孔を通じて前記収納ケースの外に流出して前記タンク部に溜められることを特徴とする。

第２の発明は、
前記触媒担体の端面よりも狭く形成され、前記触媒担体を流通した排気ガスが流通する下流流路部と、
前記下流流路部と前記収納ケースとの間に設けられ、前記収納ケースが縮小して前記下流流路部の上流端に接続される縮小流路部と、
前記タンク部内の底側と前記下流流路部とをつなぎ、両者の間を連通させる水排出管と、
を備えたことを特徴とする。

第３の発明は、
前記貫通孔は、前記収納ケースの下流側に設けられていることを特徴とする。

第４の発明は、
前記タンク部は、前記下流流路部に至るまで設けられており、
前記水排出管は前記タンク部の内部に設けられていることを特徴とする。

第５の発明は、
前記タンク部の内部において前記貫通孔の開口を遮るように設けられた遮蔽カバーと、
前記遮蔽カバーに設けられ、前記貫通孔から排出された後に前記遮蔽カバーで受け止められた凝縮水をさらに前記遮蔽カバーの外に落下させる水抜き孔と、
を備え、
前記水抜き孔は、前記貫通孔と対向する部位を除く箇所に設けられていることを特徴とする。

第６の発明は、
前記遮蔽カバーは、
前記貫通孔の開口と対向する前記部位を含む水平な底部と、
前記底部から立設された側壁部と、
を有していることを特徴とする。

第７の発明は、
前記水抜き孔は、前記貫通孔の開口と対向する前記部位よりも上流側と、前記部位よりも下流側とにそれぞれ設けられていることを特徴とする。

第８の発明は、
前記貫通孔の外側開口縁に設けられ、前記貫通孔の開口方向に向けて突出し、かつ開口する排出筒部を備えていることを特徴とする。

第９の発明は、
前記触媒担体の端面よりも狭く形成され、前記触媒担体に流入する前の排気ガスが流通する上流流路部と、
前記上流流路部と前記収納ケースとの間に設けられ、前記上流流路部が拡張して前記収納ケースの上流端に接続される拡張流路部と、
を備え、
前記収納ケース及び前記拡張流路部は金属製であり、少なくとも前記収納ケースの内面及び前記拡張流路部の内面に絶縁層が設けられていることを特徴とする。

第１の発明によれば、電気加熱触媒装置が車両等に水平搭載された場合でも、排気ガスの流通によって高温となった収納ケース内部が自然冷却される際に生成した凝縮水は、貫通孔を通じてタンク部に流出してタンク部に溜められる。収納ケースの内部に凝縮水が溜まらず、触媒担体から凝縮水が隔離されることになり、エンジン始動の際の触媒担体への通電時において漏電のおそれが低減される。そのため、電気加熱触媒装置が車両等に水平搭載された場合でも、適時に触媒担体への通電を行って触媒を活性化温度に昇温させることができる。そして、電気加熱触媒装置を車両等に水平搭載することができれば、斜めに搭載された場合のような余分な搭載スペースが不要となり、電気加熱触媒装置やその周辺に設けられる各種装置の配置効率が高まる。

第２の発明によれば、触媒担体の端面と下流流路部との流路断面との違いによって、下流流路部を流通する排気ガスの流速は触媒担体から流出した排気ガスの流速よりも早く、下流流路部の内部圧力は低くなる。排気ガスの流通によって生じる圧力差に起因するベンチュリ効果により、タンク部に溜まった凝縮水は水排出管を通じて自然に吸い出され、下流流路部に流出する。下流流路部に流出した凝縮水は、排気ガスの流れによって排出されるため、凝縮水を排出させる排出機構を別途設ける必要がない。

第３の発明によれば、触媒担体に担持された触媒による浄化が不十分な排気ガスが貫通孔を通じてタンク部に流出し、それが水排出管を通じて下流流路部に排出されることを防止できる。

第４の発明によれば、水排出管が外部に露出しないため、電気加熱触媒装置を車両に搭載作業をしたり運搬したりする際に、水排出管に直接衝撃が加わって破損するおそれが低減され、取扱い性が向上する。

第５の発明によれば、貫通孔から流出した凝縮水はいったん遮蔽カバー内に落ち、その後、水抜き孔を通じてさらに流れ落ちてタンク部に溜まる。そして、例えばハイブリッド車のように、自動車の走行開始時のモータ走行によって排気ガスが流通せず、タンク部に凝縮水が溜まった状態で走行し始める場合、走行時の自動車の揺れによってタンク部に溜まった凝縮水が飛び跳ねることがある。その場合でも、飛び跳ねた凝縮水は遮蔽カバーにあたるため、貫通孔を通じて凝縮水が収納ケース内に戻ることが抑制される。これにより、飛び跳ねた凝縮水によって漏電が生じるおそれを低減できる。

第６の発明によれば、貫通孔の下方領域が遮蔽カバーの側壁部によって囲まれているため、飛び跳ねた凝縮水が遮蔽カバーの内側により入りづらくなり、貫通孔を通じて凝縮水が収納ケース内に戻ることがより抑制される。これにより、漏電が生じるおそれをより低減できる。

第７の発明によれば、車両が上り傾斜や下り傾斜に駐停車されると、収納ケースから排出されて遮蔽カバーの底部で受け止められた凝縮水は、上流側又は下流側に向けて流れる。その場合に、底部が側壁部によって囲まれていても、上流側と下流側とにそれぞれ設けられた水抜き孔から凝縮水が流出する。そのため、遮蔽カバー内の凝縮水が上流側又は下流側に偏って溜まりづらい。これにより、貫通孔から排出された凝縮水が貫通孔を通じて収納ケース内に戻り、漏電を生じさせるおそれをより低減できる。

第８の発明によれば、貫通孔から流出する凝縮水は排出筒部の下端から滴り落ちるため、表面張力によってケース外側の貫通孔周囲に広がり、貫通孔の内面やケース外側の貫通孔周囲に凝縮水が残ることを抑制できる。貫通孔から流出した凝縮水が貫通孔の内面やケース外側に残ってしまうと、それが漏電の原因となり得る。排出筒部によって貫通孔の内面やケース外側に凝縮水を残すことなくタンク部へ流出させることにより、漏電のおそれをより低減できる。

第９の発明によれば、車両が前方下り傾斜に駐停車された場合でも、漏電のおそれを低減できる。つまり、車両が前方下り傾斜に駐停車されると、電気加熱触媒装置は上流側が斜め下を向き、凝縮水は収納ケース内の貫通孔よりも上流側と拡張流路部とで形成される窪み部分に溜まる。この場合でも、収納ケース及び拡張流路部の両内面に絶縁層が設けられているため、この状態で触媒担体に通電しても金属製の収納ケースや拡張流路部を通じて漏電するおそれを低減できる。

自動車に搭載された電気加熱触媒装置の断面図（図２のＢ－Ｂ断面）。 自動車に搭載された電気加熱触媒装置の概略断面図（図１のＡ－Ａ断面）。 電気加熱触媒装置の分解斜視図。 生成した凝縮水がタンク部に溜められる様子を説明する説明図。 凝縮水が排出される様子を説明する説明図。 自動車が傾斜に駐停車した状態での電気加熱触媒装置内部の様子を説明する説明図であり、（ａ）は前方下り傾斜で駐停車した場合、（ｂ）は前方上り傾斜で駐停車した場合を示している。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、自動車に搭載される電気加熱触媒装置に具体化されたものである。

はじめに、図１及び図２を参照して電気加熱触媒装置１０の基本構成について説明する。図１及び図２に示すように、電気加熱触媒装置１０は、触媒を担持した触媒担体１１と、収納ケース１２と、上流コーン部１３と、下流コーン部１４と、通電装置１５とを有している。

図１に示すように、触媒担体１１は円柱状をなすように形成された金属製部材であり、白金やパラジウム等の触媒成分を担持している。触媒成分は排気ガスに作用して、排気ガスを浄化する。触媒担体１１は、その中心軸線方向に排気ガスを流通させる多数の排気ガス通路を有し、それら多数の排気ガス通路がハニカム状に配置されたハニカム構造を有している。

収納ケース１２は、その内部に触媒担体１１を収納する。収納ケース１２は、高耐熱性を有するステンレス鋼等の金属を素材とする板金製であり、円筒状をなすように継ぎ目なく一体に形成されている。電気加熱触媒装置１０は、収納ケース１２の中心軸線方向が水平となるように自動車に搭載される。ケース内部において、触媒担体１１の下流側端面は収納ケース１２の下流端よりも上流側に配置され、触媒担体１１よりも下流側に下流側流通空間１２１が設けられている。触媒担体１１と収納ケース１２の内面との間には触媒担体１１の周方向全域にわたってマット１２２が設けられ、マット１２２によって触媒担体１１が収納ケース１２の内部に保持されている。マット１２２はアルミナ繊維等の耐熱性と電気絶縁性を備えた繊維によって円筒状に成形されたものである。

上流コーン部１３は、収納ケース１２の上流側に設けられている。上流コーン部１３は、収納ケース１２と同じ素材が用いられ、筒状をなすように継目なく一体に成形されている。上流コーン部１３は、上流流路部１３１と、拡張流路部１３２とを有している。

上流流路部１３１は、内燃機関（エンジン）から流出した排気ガスが流入し、これを触媒担体１１へと導く流路である。上流流路部１３１が有する流路の流路断面は円形状をなすように成形され、触媒担体１１の横断面よりも相対的に小さく形成されている。

拡張流路部１３２は、上流流路部１３１の下流側に設けられ、上流流路部１３１を流通した排気ガスが触媒担体１１に至る前に流通する流路である。拡張流路部１３２の上流側は上流流路部１３１の下流端に接続され、そこから収納ケース１２の側にかけて流路断面が拡張されている。拡張流路部１３２の下流端は収納ケース１２の上流端に接続されている。なお、図１では拡張流路部１３２と収納ケース１２とのつなぎ目が示されていないが、実際は、拡張流路部１３２の下流端が収納ケース１２の上流端の外側に被せられ、溶接によって両者が接合されて一体化されている。

下流コーン部１４は、収納ケース１２の下流側に設けられている。下流コーン部１４は、収納ケース１２と同じ素材が用いられ、筒状をなすように継目なく一体に成形されている。下流コーン部１４は、下流流路部１４１と、縮小流路部１４２とを有している。

下流流路部１４１は、触媒担体１１を通過して流出する排気ガスが流入し、これをさらに下流側へと導く流路である。下流流路部１４１が有する流路の流路断面は円形状をなすように成形され、触媒担体１１の横断面よりも相対的に小さく形成されている。

縮小流路部１４２は、下流流路部１４１の上流側に設けられ、触媒担体１１から流出した排気ガスが下流流路部１４１に至る前に流通する流路である。縮小流路部１４２の上流側は収納ケース１２の下流端に接続され、そこから下流流路部１４１の側にかけて流路断面が縮小されている。縮小流路部１４２の下流端は下流流路部１４１の上流端に接続されている。なお、図１では縮小流路部１４２と収納ケース１２とのつなぎ目が示されていないが、実際は、縮小流路部１４２の上流端が収納ケース１２の下流端の外側に被せられ、溶接によって両者が接合されて一体化されている。

図２に概略を示すように、通電装置１５は、触媒担体１１に通電してこれを加熱する装置である。通電装置１５は、一対の平電極１５１，１５２と、一対の棒状電極１５３，１５４とを有している。

一対の平電極１５１，１５２は、水平な中心軸線方向と水平に直交する方向において、触媒担体１１を挟んだ両側で対向配置されている。各平電極１５１，１５２は、薄板状をなすように形成されている。各平電極１５１，１５２は、それぞれが触媒担体１１の表面に沿った円弧状をなす断面を有するとともに、中心軸線方向に延びる帯状をなし（図示略）、触媒担体１１の表面に接触している。

一対の棒状電極１５３，１５４は、各平電極１５１，１５２からその対向方向に沿ってそれぞれ突出している。各棒状電極１５３，１５４の一端は異なる平電極１５１，１５２にそれぞれ接続され、他端は収納ケース１２の外に至るまで突出している。各棒状電極１５３，１５４の外側端はバッテリ等の電源装置（図示略）と接続されており、各棒状電極１５３，１５４に電流が供給される。各棒状電極１５３，１５４に電流が供給されると、一方の棒状電極１５３から他方の棒状電極１５４に向けて触媒担体１１に通電され、それにより触媒担体１１が発熱する。

電気加熱触媒装置１０は以上の構成を有するため、エンジン始動の際に、触媒担体１１に通電させてこれを加熱することにより、排気ガスが流通する当初の時点で、触媒が活性化された状態が形成される。その状態で排気ガスが触媒担体１１を通過するため、排気ガスはエンジン始動の直後から十分に浄化されたものが触媒担体１１から流出し、電気加熱触媒装置１０の下流側に流れる。

以上の基本的構成に加えて、本実施形態の電気加熱触媒装置１０は、その内部で生成された凝縮水を収納ケース１２の内部に溜めず、ケース外へ排出する構造を有している。触媒担体１１への通電加熱や高温の排気ガスの流通によって電気加熱触媒装置１０が高温となった後、エンジンの停止によって排気ガスが流れなくなり、収納ケース１２の内部が自然冷却されると、その内部の気体に含まれる水分が凝縮し、ケース内に凝縮水が溜まる場合がある。本実施形態の電気加熱触媒装置１０はこの凝縮水を溜めずにケース外に排出できるようになっている。そのための構造について説明する。

図１及び図３に示すように、凝縮水を電気加熱触媒装置１０の内部に溜めない構造として、電気加熱触媒装置１０は、収納ケース１２に設けられた貫通孔１２３と、タンク部１６と、貫通孔１２３を覆う跳ね返り防止カバー１７と、水排出管１８とを有している。

貫通孔１２３は、収納ケース１２の内外を貫通する円形孔である。貫通孔１２３は、中心軸線方向が水平となるように配置された収納ケース１２において、鉛直方向下向きに開口している。貫通孔１２３は、収納ケース１２の下流側に設けられている。より詳しくは、貫通孔１２３から収納ケース１２の内部を見たときに、その開口領域内に触媒担体１１の下流端が存在する位置に設けられている。貫通孔１２３が設けられた箇所よりも上流側にマット１２２の下流端が存在し、収納ケース１２の外からみた貫通孔１２３の奥と触媒担体１１との間にはマット１２２が設けられていない。

このようにマット１２２が設けられていないため、触媒担体１１の下流端外縁のうち、貫通孔１２３と対向する部分と貫通孔１２３との間には隙間１２４が形成されている。当該隙間１２４を通じて、触媒担体１１の下流側にある下流側流通空間１２１と貫通孔１２３とが連通している。

貫通孔１２３の外側開口縁には、排出筒部１２５が設けられている。排出筒部１２５は、貫通孔１２３の開口方向である鉛直方向下向きに突出し、かつ鉛直方向下向きに開口している。排出筒部１２５の内径は貫通孔１２３の径と同じに設定されており、貫通孔１２３と排出筒部１２５とが連通している。

収納ケース１２の内面、上流流路部１３１の下流側端部の内面、拡張流路部１３２の内面には、耐熱性の絶縁コーティング剤が塗布されており、それぞれに絶縁層１９が設けられている。絶縁コーティング剤は、セラミックを含有したりする素材よりなる。絶縁層１９は、前述した内面だけでなく、貫通孔１２３及び排出筒部１２５の各内面から、貫通孔１２３が設けられた部位のケース外側周辺領域にわたって切れ目なく設けられている。

タンク部１６は、収納ケース１２の外部下側において、貫通孔１２３と連通する閉鎖空間１６１を有している。閉鎖空間１６１は、収納ケース１２の下部外側から下流流路部１４１の上流側端部の下部外側に至るまでの範囲で、水槽１６２が収納ケース１２に対して一体的に取り付けられることによって形成されている。

水槽１６２は、収納ケース１２と同じ素材によって、平面視において凸型をなすように形成されている。収納ケース１２と下流流路部１４１との径の違いから、水槽１６２のうち下流流路部１４１の下部外側に取り付けられる部位が、収納ケース１２の下部外側に取り付けられる部位よりも幅が狭く形成されている。水槽１６２は、水平な底部１６２ａと、一対の第１側壁部１６２ｂと、一対の第２側壁部１６２ｃとを有し、上部が開放されている。一対の第１側壁部１６２ｂは底部１６２ａから略垂直をなすように立設され、ガス流通方向（収納ケース１２の中心軸線方向）と水平に直交する方向において対向している。一対の第２側壁部１６２ｃは、底部１６２ａから外に広がるように傾斜しながら立設され、ガス流通方向において対向している。

両側壁部１６２ｂ，１６２ｃの上端全域には、帯状の当接代１６２ｄが設けられている。当接代１６２ｄの全体が、収納ケース１２、縮小流路部１４２及び下流流路部１４１の上流側端部の下部外側に面で当接し、その当接によって水槽１６２内が閉鎖されて閉鎖空間１６１が形成される。当接代１６２ｄと、収納ケース１２、縮小流路部１４２及び下流流路部１４１の上流側端部の下部外側とは溶接によって接合され、両者が一体化されている。

跳ね返り防止カバー１７は、遮蔽カバーに相当する。跳ね返り防止カバー１７は、収納ケース１２と同じ素材によって全体として浅底の四角皿状に形成され、閉鎖空間１６１において貫通孔１２３の下方に設けられている。跳ね返り防止カバー１７は、水平な底部１７１と、底部１７１から外に広がるように傾斜する４つの側壁部１７２とを有している。側壁部１７２の上端のうち、ガス流通方向と直交する下流側の辺を除く三辺の上端には、収納ケース１２と当接する帯状の当接代１７３が設けられている。当接代１７３は、その全体が収納ケース１２の下部外側面と当接し、溶接によって接合されて両者が一体化されている。

跳ね返り防止カバー１７が収納ケース１２と一体化された状態では、底部１７１の中央部が貫通孔１２３の開口と対向しており、貫通孔１２３から下方に延びる排出筒部１２５の下端と底部１７１との間は離間している。また、跳ね返り防止カバー１７において、ガス流通方向の下流側に設けられた下流側壁部１７２ａは、縮小流路部１４２の下方に設けられ、底部１７１から斜め上に向かって延びている。その上端と縮小流路部１４２との間は離間しており、跳ね返り防止カバー１７の内部とタンク部１６の閉鎖空間１６１とはこの部分で連通している。

跳ね返り防止カバー１７の底部１７１には、貫通孔１２３と対向する部位１７１ａ（中央部）を除く箇所に、水抜き孔１７４，１７５が設けられている。水抜き孔１７４，１７５は、貫通孔１２３と対向する部位１７１ａよりも上流側と、当該部位１７１ａよりも下流側とのそれぞれに少なくとも１つずつ設けられている。

水排出管１８は凝縮水を排出するための金属製の管であり、閉鎖空間１６１の下流側において水槽１６２が有する下流側の第２側壁部１６２ｃの上に設けられている。水排出管１８は、溶接によって当該第２側壁部１６２ｃと一体化されている。水排出管１８は下流側の第２側壁部１６２ｃの傾斜に沿って延び、一端が水槽１６２の底部１６２ａの上に配置されて上流側に向けて開口している。下流流路部１４１には鉛直方向下向きに開口する接続孔１４１ａが設けられており、水排出管１８の他端はこの接続孔１４１ａに接続されて下流流路部１４１の内部に開口している。そのため、タンク部１６内の閉鎖空間１６１のうち、底部領域と下流流路部１４１との間が水排出管１８によって連通している。

電気加熱触媒装置１０は以上の構成を有するため、図４に示すように、収納ケース１２の内部で生成された凝縮水は、収納ケース１２の貫通孔１２３及び排出筒部１２５を通じてケース外に流出する。この場合、単に収納ケース１２に貫通孔１２３が設けられているだけでなく、下方に突出する排出筒部１２５が設けられている。そのため、貫通孔１２３から排出される凝縮水が、その表面張力によってケース外側の貫通孔１２３の周囲に広がらず、排出筒部１２５の下端から滴り落ちる。

貫通孔１２３から流出した凝縮水は、いったん跳ね返り防止カバー１７の底部１７１に受け止められ、次いで、水抜き孔１７４，１７５から流れ落ちてタンク部１６に溜められる。図４及びそれ以降の図では、タンク部１６に溜められた状態の凝縮水にＷの符号を付している。このように、凝縮水は収納ケース１２から外に排出されてタンク部１６に溜められるため、収納ケース１２の内部に凝縮水は溜まらず、触媒担体１１から凝縮水が隔離される。これにより、触媒担体１１への通電時の漏電のおそれが低減され、適時に触媒担体１１への通電を行って触媒を活性化温度に昇温させることができる。

エンジン始動後、排気ガスは触媒担体１１を通過することで浄化される。そして、触媒担体１１から流出した排気ガスは、図５に示すように、収納ケース１２の下流側流通空間１２１、縮小流路部１４２、下流流路部１４１を順次流通する。この流通経路において、下流側流通空間１２１と下流流路部１４１とで流路断面の大きさに違いがあり、流路断面が相対的に大きい下流側流通空間１２１では、流路断面が相対的に小さい下流流路部１４１よりも流速が遅く、内部圧力も高い。そのため、タンク部１６に溜まっている凝縮水は、内部圧力が相対的に低くなる下流流路部１４１に向け、ベンチュリ効果によって水排出管１８を通じて自然に吸い出される。下流流路部１４１まで吸い出された凝縮水は、排気ガスの流れによって排出される。

また、電気モータとガソリンエンジンとを動力源とするハイブリッド車の場合、エンジンが始動する前にモータ走行が行われる。この例のように、自動車の走行開始時に排気ガスが流通せず、タンク部１６に凝縮水が溜まった状態で自動車が走行を開始する場合、走行時の車両の揺れによってタンク部１６に溜まった凝縮水が飛び跳ねることがあり得る。その場合に、飛び跳ねた凝縮水が貫通孔１２３を通じて収納ケース１２の内部に戻り、さらに収納ケース１２外側の貫通孔１２３の周辺部に絶縁層１９の設置範囲を超えて付着すると、それが漏電を引き起こす原因となり得る。

その点、タンク部１６に跳ね返り防止カバー１７が設けられ、その底部１７１が貫通孔１２３の下方に設けられて貫通孔１２３の開口を遮っている。そのため、図４に示すように、飛び跳ねた凝縮水が、貫通孔１２３の内部やケース外側の貫通孔１２３の周辺領域に付着することを防止し、漏電のおそれを低減できる。そして、跳ね返り防止カバー１７は四角受け皿状に設けられ、貫通孔１２３の下方領域が４つの側壁部１７２によって囲まれているため、飛び跳ねた凝縮水が跳ね返り防止カバー１７の内側に入りづらくなっている。そのため、貫通孔１２３の内部やケース外側の貫通孔１２３の周辺部に飛び跳ねた凝縮水がより付着しづらくなっている。

以上は自動車が平地に駐停車している場合を想定しているが、自動車が前方上り傾斜又は前方下り傾斜で駐停車されている場合でも、漏電のおそれを低減できる。

まず、前方下り傾斜に自動車が駐停車されていた場合、図６（ａ）に示すように、電気加熱触媒装置１０は上流側が斜め下を向く。この場合、凝縮水は、収納ケース１２内の貫通孔１２３よりも上流側と拡張流路部１３２とで形成される窪み部分に溜まる。このように凝縮水が溜まっても、これらの内面には絶縁層１９が形成されているため、凝縮水が内部に溜まったままで触媒担体１１に通電しても漏電のおそれを低減できる。自動車が走行を開始した後に平地に至った時点で、溜まった凝縮水は貫通孔１２３を通じてタンク部１６に排出される。タンク部１６に溜められた凝縮水は、前述したとおり水排出管１８を通じて排出される。

このように前方下り傾斜に自動車が駐停車された場合に、貫通孔１２３の配置や窪み部分の寸法等によっては、生成した凝縮水のすべてが窪み部分に溜まるのではなく、一部が貫通孔１２３から流出することもあり得る。この場合、流出した凝縮水は跳ね返り防止カバー１７の底部１７１で受け止められ、その後、底部１７１上を上流側に向けて流れる。底部１７１は側壁部１７２によって囲まれているため、凝縮水は側壁部１７２によって堰き止められる。ただ、上流側に水抜き孔１７４が設けられているため、上流側に流れた凝縮水は上流側の水抜き孔１７４から流出し、上流側に偏って溜まりづらくなっている。

一方、前方上り傾斜に自動車が駐停車されていた場合、図６（ｂ）に示すように、電気加熱触媒装置１０は上流側が斜め上を向く。この場合、凝縮水は、収納ケース１２内の貫通孔１２３よりも下流側と縮小流路部１４２とで形成される窪み部分に溜まる。この窪み部分からあふれるほどの凝縮水が生成された場合は、触媒担体１１の下流端と貫通孔１２３との間の隙間１２４と貫通孔１２３を通じてタンク部１６に排出されたり、下流側に向けて流れたりする。その溜まった凝縮水の水面と触媒担体１１とが離れているため、絶縁層１９のない縮小流路部１４２に凝縮水が溜まっていても、触媒担体１１への通電時に漏電するおそれを低減できる。自動車が走行を開始した後に平地に至った時点で、溜まった凝縮水は貫通孔１２３を通じてタンク部１６に排出される。タンク部１６に溜められた凝縮水は、前述したとおり水排出管１８を通じて排出される。

このように前方上り傾斜に自動車が駐停車された場合に、生成した凝縮水の一部が貫通孔１２３から流出すると、流出した凝縮水は跳ね返り防止カバー１７の底部１７１で受け止められ、その後、底部１７１上を下流側に向けて流れる。この場合も、底部１７１は側壁部１７２によって囲まれているため、底部１７１の下流側から凝縮水が流出しづらい。ただ、下流側にも水抜き孔１７５が設けられているため、下流側に流れた凝縮水は下流側の水抜き孔１７５から流出し、下流側に偏って溜まりづらくなっている。

本実施形態の電気加熱触媒装置１０の構成及び機能は以上のとおりであり、これをさらにまとめると以下の作用効果を得ることができる。

（１）電気加熱触媒装置１０が自動車に水平搭載された場合でも、収納ケース１２の内部で生成した凝縮水は、貫通孔１２３を通じてタンク部１６に流出してタンク部１６に溜められる。収納ケース１２の内部に凝縮水が溜まらず、触媒担体１１から凝縮水が隔離されることになり、エンジン始動の際の触媒担体１１への通電時において漏電のおそれが低減する。そのため、電気加熱触媒装置１０が自動車に水平搭載された場合でも、適時に触媒担体１１への通電を行って触媒を活性化温度に昇温させることができる。そして、電気加熱触媒装置１０を自動車に水平搭載することができれば、斜めに搭載された場合のような余分な搭載スペースが不要となり、電気加熱触媒装置１０やその周辺に設けられる各種装置の配置効率が高まる。

（２）触媒担体１１の端面と下流流路部１４１との流路断面との違いによって、下流流路部１４１を流通する排気ガスの流速は触媒担体１１から流出した排気ガスの流速よりも早く、下流流路部１４１の内部圧力は低くなる。排気ガスの流通によって生じる圧力差に起因するベンチュリ効果により、タンク部１６に溜まった凝縮水は水排出管１８を通じて自然に吸い出され、下流流路部１４１に流出する。下流流路部１４１に流出した凝縮水は、排気ガスの流れによって排出されるため、凝縮水を排出させる排出機構を別途設ける必要がない。

（３）貫通孔１２３が収納ケース１２の上流側に設けられていると、触媒による浄化が不十分な排気ガスが貫通孔１２３を通じてタンク部１６に流出し、それが水排出管１８を通じて下流流路部１４１に排出されるおそれがある。この点、本実施形態の電気加熱触媒装置１０では、貫通孔１２３が収納ケース１２の下流側に設けられているため、貫通孔１２３から排気ガスがタンク部１６に流出しても、その排気ガスは浄化されたものであるため、浄化不十分な排気ガスが排出されることを防止できる。

（４）タンク部１６は収納ケース１２の下部外側から下流流路部１４１の下部外側に至るまで設けられており、水排出管１８はタンク部１６の内部に設けられて外部に露出していない。これにより、電気加熱触媒装置１０を自動車に搭載作業をしたり運搬したりする際に、水排出管１８に直接衝撃が加わって破損するおそれが低減され、取扱い性が向上する。

（５）タンク部１６内の閉鎖空間１６１には、貫通孔１２３の開口を遮るように跳ね返り防止カバー１７が設けられているため、貫通孔１２３から流出した凝縮水はいったん跳ね返り防止カバー１７内に落ち、その後、水抜き孔１７４，１７５を通じてさらに流れ落ちてタンク部１６に溜まる。そして、例えばハイブリッド車のように、自動車の走行開始時のモータ走行によって排気ガスが流通せず、タンク部１６に凝縮水が溜まった状態で走行し始める場合、走行時の自動車の揺れによってタンク部１６に溜まった凝縮水が飛び跳ねることがある。その場合でも、飛び跳ねた凝縮水は跳ね返り防止カバー１７にあたるため、貫通孔１２３を通じて収納ケース１２内に戻ることが抑制される。これにより、飛び跳ねた凝縮水によって漏電が生じるおそれを低減できる。

（６）跳ね返り防止カバー１７は四角受け皿状に設けられ、貫通孔１２３の下方領域が４つの側壁部１７２によって囲まれている。跳ね返り防止カバー１７の底部１７１、特に貫通孔１２３と対向する部位１７１ａによって貫通孔１２３が遮られる。それだけなく、その周囲が側壁部１７２によって囲まれることで、飛び跳ねた凝縮水が跳ね返り防止カバー１７の内側に入りづらくなる。そのため、貫通孔１２３の内部やケース外側の貫通孔１２３の周辺領域に、飛び跳ねた凝縮水がより付着しづらくなっている。これにより、漏電が生じるおそれをより低減できる。

（７）自動車が上り傾斜や下り傾斜に駐停車されると、収納ケース１２から排出されて跳ね返り防止カバー１７の底部１７１で受け止められた凝縮水は、その底部１７１上を上流側又は下流側に向けて流れる。その場合に、底部１７１が側壁部１７２によって囲まれていても、上流側と下流側とにそれぞれ設けられた水抜き孔１７４，１７５から凝縮水が排出される。そのため、跳ね返り防止カバー１７内で、凝縮水が上流側又は下流側に偏って溜まりづらい。これにより、収納ケース１２の内部やケース外側の貫通孔１２３の周辺部に凝縮水が付着しづらくなり、漏電を生じさせるおそれをより低減できる。

（８）貫通孔１２３の外側開口縁には、鉛直方向下向きに突出する排出筒部１２５が設けられているため、貫通孔１２３から流出する凝縮水は排出筒部１２５の下端から滴り落ちる。これにより、貫通孔１２３から流出した凝縮水がその表面張力によってケース外側の貫通孔１２３の周囲に広がり、貫通孔１２３の内面やケース外側に凝縮水が残ることを抑制できる。貫通孔１２３から流出した凝縮水が貫通孔１２３の内面やケース外側に残ってしまうと、それが漏電の原因となり得る。排出筒部１２５が設けられていることにより、貫通孔１２３の内面やケース外側に凝縮水を残すことなく、凝縮水をタンク部１６へ流出させ、漏電のおそれをより低減できる。

（９）電気加熱触媒装置１０が自動車に水平搭載された場合でも、自動車が前方下り傾斜に駐停車されれば、電気加熱触媒装置１０は上流側が斜め下を向く。この状態では、凝縮水は、収納ケース１２内の貫通孔１２３よりも上流側と拡張流路部１３２とで形成される窪み部分に溜まる。この場合でも、収納ケース１２及び拡張流路部１３２の両内面に絶縁層１９が設けられているため、この状態で触媒担体１１に通電しても収納ケース１２や拡張流路部１３２を通じて漏電するおそれを低減できる。

なお、上記実施の形態の電気加熱触媒装置１０に限らず、例えば次のような構成を採用してもよい。

（ａ）貫通孔１２３の形状は任意であり、例えば角孔や楕円孔であってもよい。また、貫通孔１２３の開口方向は、貫通孔１２３からの凝縮水の排出という機能が保たれる範囲で斜め下向きであってもよい。さらに、貫通孔１２３の数は一つでなく複数であってもよく、その設置数は任意である。

（ｂ）水排出管１８がタンク部１６の外に設けられた構成を採用してもよい。また、水排出管１８の設置数も任意であり、１つではなく複数設けられていてもよい。

（ｃ）絶縁層１９が設けられる範囲は上記実施形態において設けられた範囲が最適である。ただ、少なくとも収納ケース１２の内面と拡張流路部１３２の内面とに設けられていれば足りる。また、縮小流路部１４２の内面や下流流路部１４１の上流側内面にも絶縁層１９が設けられてもよい。ケース外側の貫通孔１２３の周辺領域でも、設計上可能な限りでより広い範囲に設けられてもよい。

（ｄ）触媒担体１１の形状は任意であり、円柱状でなくても角柱状や楕円の断面を有する形状であってもよい。収納ケース１２の形状も同様に任意であり、円筒状でなくても角筒状や楕円の断面を有する筒形状であってもよい。収納ケース１２の外形は、触媒担体１１の外形と同じでなく異なっていてもよい。

１０…電気加熱触媒装置、１１…触媒担体、１２…収納ケース、１２３…貫通孔、１２５…排出筒部、１３１…上流流路部、１３２…拡張流路部、１４１…下流流路部、１４２…縮小流路部、１６…タンク部、１７…跳ね返り防止カバー（遮蔽カバー）、１７１…底部、１７２…側壁部、１７４，１７５…水抜き孔、１８…水排出管、１９…絶縁層。

Claims (9)

1. 触媒を担持する触媒担体と、
   前記触媒担体を収納し、排気ガスが前記触媒担体に接触した状態で流通する筒状の収納ケースと、
   を備え、前記触媒担体に通電して発熱させる電気加熱触媒装置であって、
   前記収納ケースの下方に向けて開口し、前記収納ケースの内外を貫通する貫通孔と、
   前記収納ケースの外側かつ前記収納ケースの下側において前記収納ケースと一体的に設けられ、前記貫通孔と連通するタンク部と、
   を備え、
   前記収納ケースの内部で生成された凝縮水は、前記貫通孔を通じて前記収納ケースの外に流出して前記タンク部に溜められることを特徴とする電気加熱触媒装置。
2. 前記触媒担体の端面よりも狭く形成され、前記触媒担体を流通した排気ガスが流通する下流流路部と、
   前記下流流路部と前記収納ケースとの間に設けられ、前記収納ケースが縮小して前記下流流路部の上流端に接続される縮小流路部と、
   前記タンク部内の底側と前記下流流路部とをつなぎ、両者の間を連通させる水排出管と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気加熱触媒装置。
3. 前記貫通孔は、前記収納ケースの下流側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電気加熱触媒装置。
4. 前記タンク部は、前記下流流路部に至るまで設けられており、
   前記水排出管は前記タンク部の内部に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気加熱触媒装置。
5. 前記タンク部の内部において前記貫通孔の開口を遮るように設けられた遮蔽カバーと、
   前記遮蔽カバーに設けられ、前記貫通孔から排出された後に前記遮蔽カバーで受け止められた凝縮水をさらに前記遮蔽カバーの外に落下させる水抜き孔と、
   を備え、
   前記水抜き孔は、前記貫通孔と対向する部位を除く箇所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気加熱触媒装置。
6. 前記遮蔽カバーは、
   前記貫通孔の開口と対向する前記部位を含む水平な底部と、
   前記底部から立設された側壁部と、
   を有していることを特徴とする請求項５に記載の電気加熱触媒装置。
7. 前記水抜き孔は、前記貫通孔の開口と対向する前記部位よりも上流側と、前記部位よりも下流側とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電気加熱触媒装置。
8. 前記貫通孔の外側開口縁に設けられ、前記貫通孔の開口方向に向けて突出し、かつ開口する排出筒部を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気加熱触媒装置。
9. 前記触媒担体の端面よりも狭く形成され、前記触媒担体に流入する前の排気ガスが流通する上流流路部と、
   前記上流流路部と前記収納ケースとの間に設けられ、前記上流流路部が拡張して前記収納ケースの上流端に接続される拡張流路部と、
   を備え、
   前記収納ケース及び前記拡張流路部は金属製であり、少なくとも前記収納ケースの内面及び前記拡張流路部の内面に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電気加熱触媒装置。

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