JP5263456B2 - 電気加熱式触媒 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒に関する。
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electric Heating Catalyst：以下、ＥＨＣと称する）が開発されている。
ＥＨＣにおいては、通電によって発熱する発熱体と、該発熱体の収容するケースとの間に、電気を絶縁する絶縁部材が設けられる。例えば、特許文献１には、ＥＨＣにおいて、通電により発熱する担体と、該担体を収容するケースとの間に、絶縁体のマットを設ける技術が開示されている。このような絶縁部材を設けることで、発熱体とケースとの間が短絡することを抑制することができる。
ＥＨＣにおける発熱体のケース内には、発熱体に接続する電極を通すための空間である電極室が形成される。該電極室は、絶縁部材及び発熱体によって囲まれることで形成される。
絶縁部材や発熱体には、排気管を流れる排気が侵入する。上記のように形成された電極室内には、絶縁部材又は発熱体の外周壁を通過した排気が浸入する。排気には水分が含まれている。そのため、電極室内に排気が侵入すると、排気中の水分が凝縮することで電極室内に凝縮水が発生する場合がある。
また、排気管内においても、排気管壁面で排気中の水分が凝縮されることで凝縮水が発生することがある。排気管内で凝縮水が発生すると、該凝縮水は排気に押されて排気管の内壁面を流れる。そして、該凝縮水がＥＨＣに到達すると、それが絶縁部材や発熱体に浸入する。凝縮水が絶縁部材や発熱体に浸入すると、それらを通過した凝縮水（又は凝縮水が蒸発することで生じた蒸気）が電極室内に浸入する場合がある。
電極室内に凝縮水が存在すると、該凝縮水によって電極とケースとの間が短絡する虞がある。また、凝縮水が蒸発することで蒸気が発生し、それによって電極室内の湿度が上昇した場合も、電極とケースとの間の絶縁抵抗が大幅に低下する虞がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、ＥＨＣにおいて、凝縮水に起因する電極とケースとの間の絶縁抵抗の低下を抑制することを目的とする。
本発明は、ＥＨＣのケース内において、発熱体に接続される電極の周囲に形成される空間である電極室を、発熱体及び絶縁部材よりも気密性が高い高気密絶縁部材よって閉塞するものである。
より詳しくは、第一の発明に係るＥＨＣは、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面における前記電極室の壁面を形成する部分及び前記絶縁部材における前記電極室の側壁面を形成する部分を覆う閉塞部材と、
を備える。
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面における前記電極室の壁面を形成する部分及び前記絶縁部材における前記電極室の側壁面を形成する部分を覆う閉塞部材と、
を備える。
本発明によれば、気密性の高い閉塞部材によって電極室が閉塞される。これにより、絶縁部材又は発熱体を通過した排気及び凝縮水が電極室内に浸入するのを抑制することができる。そのため、凝縮水に起因する電極とケースとの間の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。
また、第二の発明に係るＥＨＣは、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記電極室に充填された閉塞部材と、
を備える。
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記電極室に充填された閉塞部材と、
を備える。
また、第三の発明に係るＥＨＣは、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面と前記絶縁部材の上流側及び下流側の端面とを覆う閉塞部材と、
を備える。
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面と前記絶縁部材の上流側及び下流側の端面とを覆う閉塞部材と、
を備える。
これらの発明によっても、第一の発明と同様、絶縁部材又は発熱体を通過した排気及び凝縮水が電極室内に浸入するのを抑制することができる。
第一又は第二の発明に係るＥＨＣは、前記閉塞部材を第一閉塞部材とし、第二閉塞部材をさらに備えてもよい。この場合、第二閉塞部材は、発熱体及び絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、発熱体の外周面における絶縁部材との接触部分と、絶縁部材の上流側及び下流側の端面とを覆う。このような第二閉塞部材をさらに備えた場合、排気及び凝縮水の電極室内への浸入をより高い確率で抑制することができる。
第一又は第二の発明に係るＥＨＣが第二閉塞部材を備えている場合、ケースと発熱体との間であり且つ電極室より上流側であってケース内の下方に位置する部分に、凝縮水を保持する凝縮水保持部材を設けてもよい。
絶縁部材の上流側の端面が閉塞部材によって覆われると、ケース内の下方部分における絶縁部材の上流側の端面付近に、ＥＨＣより上流側の排気管内で発生した凝縮水が溜まり易い。この部分に凝縮水が溜まると、振動等によって一度に多くの凝縮水が発熱体の下方部分に流れ込む場合がある。一度に多くの凝縮水が発熱体に流れ込むと、発熱体が局部的に冷却されることによって該発熱体が破損する等の問題が生じる虞がある。
上記のような凝縮水保持部材を設けることで、ケース内の下方部分における絶縁部材の上流側の端面付近に凝縮水が溜まることを抑制することができる。その結果、凝縮水が流れ込むことに起因する発熱体の破損等の発生を抑制することができる。
第一及び第二の発明に係るＥＨＣにおいて第二閉塞部材を設ける場合、発熱体の外周面における絶縁部材との接触部分のうち電極室より上流側であり且つ前記ケース内の下方に位置する部分を除いた部分と、絶縁部材の上流側の端面のうち前記ケース内の下方に位置する部分を除いた部分と、絶縁部材の下流側の端面とを、第二閉塞部材によって覆うようにしてもよい。これによれば、絶縁部材における電極室よりも上流側であってケース内の下方に位置する部分によって、上記凝縮水保持部材の機能を果たすことができる。
ケースと発熱体との間に絶縁部材が存在していても、該絶縁部材に凝縮水が浸入すると、ケースと発熱体との間が該凝縮水によって短絡する虞がある。そこで、第一から第三の発明に係るＥＨＣにおいては、ケースと発熱体との間に内管を設けてもよい。この場合、内管は、絶縁部材をケース側と発熱体側とに分割しつつ絶縁部材により支持される。
排気管内で発生した凝縮水は、ケースの内壁面を伝って絶縁部材に到達し、絶縁部材のケース側に浸入する。上記のように内管を設けることで、絶縁部材に浸入した凝縮水が該内管よりも内側に入り込むことを抑制することができる。そのため、絶縁部材を挟んだケースと発熱体とが凝縮水によって短絡することを抑制することができる。
本発明によれば、ＥＨＣにおいて、電極とケースとの間の凝縮水による短絡を抑制することができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
＜実施例１＞
［ＥＨＣの概略構成］
図１は、本実施例に係る電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の概略構成を示す図である。本実施例に係るＥＨＣ１は、車両に搭載される内燃機関の排気管に設けられる。内燃機関は、ディーゼル機関であっても、ガソリン機関であってもよい。また、電気モータを備えたハイブリッドシステムを採用した車両においても本実施例に係るＥＨＣ１を用いることができる。
［ＥＨＣの概略構成］
図１は、本実施例に係る電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の概略構成を示す図である。本実施例に係るＥＨＣ１は、車両に搭載される内燃機関の排気管に設けられる。内燃機関は、ディーゼル機関であっても、ガソリン機関であってもよい。また、電気モータを備えたハイブリッドシステムを採用した車両においても本実施例に係るＥＨＣ１を用いることができる。
図１（ａ）は、内燃機関の排気管２の中心軸Ａに沿ってＥＨＣ１を縦方向に切断した断面図である。尚、ＥＨＣ１の形状は中心軸Ａに対して線対称のため、図１（ａ）では、便宜上ＥＨＣ１の上側の部分のみを示している。
本実施例に係るＥＨＣ１は、触媒担体３、ケース４、マット５、内管６、及び電極７を備えている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。触媒担体３には排気浄化触媒１５が担持されている。排気浄化触媒１５としては、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒及び三元触媒等を例示することができる。
触媒担体３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体３の断面形状は楕円形等であっても良い。中心軸Ａは、排気管２、触媒担体３、内管６、及びケース４で共通の中心軸である。
触媒担体３はケース４に収容されている。ケース４内には電極室９が形成されている。尚、電極室９の詳細については後述する。触媒担体３には、該電極室９を通して一対の電極７（図１では一方の電極のみを図示）が接続されている。電極７にはバッテリ（図示せず）から電気が供給される。電極７に電気が供給されると、触媒担体３に通電される。通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された排気浄化触媒１５が加熱され、その活性化が促進される。
ケース４は、金属によって形成されている。ケース４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース４は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部４ａと、該収容部４ａよりも上流側及び下流側で該収容部４ａと排気管２とを接続するテーパ部４ｂ，４ｃと、を有している。収容部４ａの通路断面積は排気管２の通路断面積よりも大きくなっており、その内側に、触媒担体３、マット５、及び内管６が収容されている。テーパ部４ｂ，４ｃは、収容部４ａから離れるに従って通路断面積が縮小するテーパ形状をしている。
ケース４の収容部４ａの内壁面と触媒担体３の外周面との間にはマット５が挟み込まれている。つまり、ケース４内において、触媒担体３がマット５によって支持されている。また、マット５には内管６が挟み込まれている。つまり、マット５が、内管６によってケース４側と触媒担体３側とに分割されている。
マット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット５は、触媒担体３の外周面及び内管６の外周面に巻きつけられている。マット５が、触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が流れることが抑制される。
内管６は、電気絶縁材によって形成されている。内管６を形成する材料としては、アルミナを例示することができる。内管６は、中心軸Ａを中心とした管状に形成されている。図１に示すように、内管６は、中心軸Ａ方向の長さがマット５より長い。そのため、内管６の上流側及び下流側の端部は、マット５の上流側及び下流側の端面から突出している。
図１（ｂ）は、ケース４内に形成される電極室９の構成を説明するための図である。図１（ｂ）は、ケース４の上方から見たときの電極室９の構成を示している。図１（ａ）に示すように、ケース４及び内管６には、電極７を通すために、貫通孔４ｄ，６ａが開けられている。また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、マット５には、電極７を通すための空間が形成されている。このような、ケース４の内壁面と触媒担体３の外周面との間に位置し、マット５によってその側壁面が形成された空間によって、本実施例に係る電極室９が形成されている。
ケース４に開けられている貫通孔４ｄ（つまり、電極室９の上部）には、電極７を支持する支持部材８が設けられている。この支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と電極７との間に隙間なく設けられている。
また、本実施例においては、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、触媒担体３の外周面における電極室９の壁面を形成する部分及びマット５における電極室９の側壁面を形成する部分が、閉塞部材１０によって覆われている。閉塞部材１０は、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。
閉塞部材１０を形成する高気密絶縁材は耐熱性を有する必要がある。該高気密絶縁材としては、例えば、黒体コーティング剤や、ガラスコーティング剤等を例示することができる。また、触媒担体３の外周面における電極室９の壁面を形成する部分に、陶器等に用いる釉薬を塗布して焼成することで、閉塞部材１０を形成させることもできる。
尚、本実施例においては、触媒担体３が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではなく、例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよい。また、本実施例においては、ケース４が本発明に係るケースに相当し、マット５が本発明に係る絶縁部材に相当する。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図１（ａ）において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。マット５及び触媒担体３には排気管２を流れる排気が浸入する。該排気が、触媒担体３の外周壁又はマット５を通過し、電極室９内に侵入すると、排気中の水分が凝縮することで電極室内に凝縮水が発生する場合がある。また、排気管２内において凝縮水が発生し、該凝縮水がマット５又は触媒担体３に浸入すると、それらを通過した凝縮水（又は凝縮水が蒸発することで生じた蒸気）が電極室９内に侵入する場合がある。電極室９内に凝縮水が浸入又は発生すると、該凝縮水又は該凝縮水が蒸発することで生じた蒸気によって、電極室９内における電極７とケース４との間の絶縁抵抗が大幅に低下する虞がある。
図１（ａ）において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。マット５及び触媒担体３には排気管２を流れる排気が浸入する。該排気が、触媒担体３の外周壁又はマット５を通過し、電極室９内に侵入すると、排気中の水分が凝縮することで電極室内に凝縮水が発生する場合がある。また、排気管２内において凝縮水が発生し、該凝縮水がマット５又は触媒担体３に浸入すると、それらを通過した凝縮水（又は凝縮水が蒸発することで生じた蒸気）が電極室９内に侵入する場合がある。電極室９内に凝縮水が浸入又は発生すると、該凝縮水又は該凝縮水が蒸発することで生じた蒸気によって、電極室９内における電極７とケース４との間の絶縁抵抗が大幅に低下する虞がある。
そこで、本実施例においては、気密性の高い閉塞部材１０によって電極室９を閉塞する。これにより、マット５又は触媒担体３を通過した排気及び凝縮水が電極室９内に浸入するのを抑制することができる。そのため、凝縮水に起因する電極７とケース４との間の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。
マット５の上流側及び下流側の端面を気密性の高い閉塞部材で覆った場合も、マット５への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができる。しかしながら、この場合、触媒担体３への排気及び凝縮水の浸入を抑制することは困難である。そのため、触媒担体３側から電極室９内に排気又は凝縮水が浸入する虞がある。また、マット５の上流側及び下流側の端面を閉塞部材で覆った場合、排気管２を流れる排気に閉塞部材が直接晒される。この場合に比べて、本実施例に係る閉塞部材１０は排気に晒され難い。そのため、閉塞部材１０の劣化を抑制することができる。
また、本実施例のように電極室９が電極７の周囲に形成されている場合、電極室９の壁面の面積は、マット５の上流側及び下流側の端面の面積よりも小さい。そのため、電極室９の壁面を覆った方が、マット５の上流側及び下流側の端面を覆った場合に比べて、使用する閉塞部材の量を少なくすることができる。
また、排気管２内で発生した凝縮水は、排気管２やケース４の内壁面を流れてマット５に到達する。そのため、該凝縮水は、マット５におけるケース４の収容部４ａの内周面と内管６の外周面との間に浸入し易い。本実施例においては、この間に浸入した凝縮水が、内管６によって、該内管６よりも内側（中心軸Ａの方向）に入り込むことが抑制される。その結果、マット５を挟んだケース４と触媒担体３とが凝縮水によって短絡することを抑制することができる。
さらに、本実施例においては、内管６の上流側及び下流側の端部がマット５の上流側及び下流側の端面から突出している。これにより、排気管２やケース４の内壁面を流れてマット５の上流側又は下流側の端面に付着した凝縮水が、内管６よりも内側に入り込むことが抑制される。そのため、マット５を挟んだケース４と触媒担体３とが凝縮水によって短絡することをより高い確率で抑制することができる。
［変形例］
図２は、本実施例の変形例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図２は、ケース４の上方から見たときの電極室９の構成を示している。図２に示すように、本変形例においては、ケース４内において、マット５が上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されている。この場合、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間における触媒担体３の外周面全周にわたって電極室９が形成される。
図２は、本実施例の変形例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図２は、ケース４の上方から見たときの電極室９の構成を示している。図２に示すように、本変形例においては、ケース４内において、マット５が上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されている。この場合、マット５の上流側部分５ａと下流側部分５ｂとの間における触媒担体３の外周面全周にわたって電極室９が形成される。
そして、本変形例においても、電極室９の壁面が閉塞部材１０によって覆われている。つまり、閉塞部材１０は、触媒担体３の外周面における電極室９の底面を形成する部分と、電極室９の側面を形成するマット５の上流側部分５ａの下流側の端面及びマット５の下流側部分５ｂの上流側の端面とを覆っている。これによれば、マット５が上流側部分５ａと下流側部分５ｂとに分割されている場合であっても、図１に示す構成の場合と同様、電極室９を閉塞することができる。そのため、マット５又は触媒担体３を通過した排気及び凝縮水が電極室９内に浸入するのを抑制することができる。
＜実施例２＞
［ＥＨＣの概略構成］
図３は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図３に示すように、本実施例においては、電極室９の壁面に加えて、触媒担体３の全外周面及びマット５の上流側及び下流側の端面が閉塞部材１１によって覆われている。該閉塞部材１１は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例１に係るＥＨＣの構成と同様である。
［ＥＨＣの概略構成］
図３は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図３に示すように、本実施例においては、電極室９の壁面に加えて、触媒担体３の全外周面及びマット５の上流側及び下流側の端面が閉塞部材１１によって覆われている。該閉塞部材１１は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例１に係るＥＨＣの構成と同様である。
尚、本実施例においては、閉塞部材１１における電極室９の壁面を覆う部分が、本発明に係る第一閉塞部材に相当する。また、閉塞部材１１における、触媒担体３の外周面のマット５との接触部分を覆う部分と、マット５の上流側及び下流側の端面を覆う部分とが、本発明に係る第二閉塞部材に相当する。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図３において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例によれば、マット５及び触媒担体３からの電極室９内への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができ、且つ、マット５への排気及び凝縮水の浸入も抑制することができる。従って、排気及び凝縮水の電極室９内への浸入をより高い確率で抑制することが可能となる。
図３において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例によれば、マット５及び触媒担体３からの電極室９内への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができ、且つ、マット５への排気及び凝縮水の浸入も抑制することができる。従って、排気及び凝縮水の電極室９内への浸入をより高い確率で抑制することが可能となる。
［変形例］
図４は、本実施例の変形例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。ＥＨＣ１より上流側の排気管２内で発生した凝縮水は、ＥＨＣ１のケース４内の下方部分に流れ込み易い。ここで、図３に示すようにマット５の上流側の端面が閉塞部材１１によって覆われている場合、マット５内に凝縮水が浸入し難い。そのため、ケース４内の下方部分におけるマット５の上流側の端面付近に凝縮水が溜まり易い。この部分に凝縮水が溜まると、振動等によって一度に多くの凝縮水が触媒担体３の下方部分に流れ込む場合がある。一度に多くの凝縮水が触媒担体３に流れ込むと、触媒担体３が局部的に冷却されることによって該触媒担体３が破損する等の問題が生じる虞がある。
図４は、本実施例の変形例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。ＥＨＣ１より上流側の排気管２内で発生した凝縮水は、ＥＨＣ１のケース４内の下方部分に流れ込み易い。ここで、図３に示すようにマット５の上流側の端面が閉塞部材１１によって覆われている場合、マット５内に凝縮水が浸入し難い。そのため、ケース４内の下方部分におけるマット５の上流側の端面付近に凝縮水が溜まり易い。この部分に凝縮水が溜まると、振動等によって一度に多くの凝縮水が触媒担体３の下方部分に流れ込む場合がある。一度に多くの凝縮水が触媒担体３に流れ込むと、触媒担体３が局部的に冷却されることによって該触媒担体３が破損する等の問題が生じる虞がある。
そこで、本変形例においては、図４に示すように、閉塞部材１１によって、触媒担体３の外周面のうち電極室９より上流側であり且つケース４内の下方に位置する部分と、マット５の上流側の端面のうちケース４内の下方に位置する部分とを、覆わないようにする。つまり、本変形例おいて、閉塞部材１１は、電極室９の壁面と、触媒担体３の外周面におけるマット５との接触部分のうち電極室９より上流側であり且つケース４内の下方に位置する部分を除いた部分と、マット５の上流側の端面のうちケース４内の下方に位置する部分を除いた部分と、マット５の下流側の端面とを覆う。
これによれば、ＥＨＣ１より上流側の排気管２内で発生し、ケース４内の下方部分に流れ込んだ凝縮水が、マット５の上流側の端面の下方部分からマット５内に浸入し易くなる。そのため、マット５によって凝縮水を吸収し保持することが可能となる。従って、ケース４内の下方部分におけるマット５の上流側の端面付近に凝縮水が溜まることが抑制される。その結果、一度に多くの凝縮水が触媒担体３に流れ込むことを抑制することが可能となる。
また、本変形例においても、電極室９の壁面は閉塞部材１１によって覆われているため、マット５に吸収された凝縮水が電極室９内に浸入することは抑制される。
尚、本変形例においては、ケース４内における電極室９より上流側の下方に位置する部分に、マット５とは異なる凝縮水吸収部材を設けてもよい。
＜実施例３＞
［ＥＨＣの概略構成］
図５は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図５に示すように、本実施例においては、電極室９内に閉塞部材１２が充填されている。該閉塞部材１２は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例１に係るＥＨＣの構成と同様である。
［ＥＨＣの概略構成］
図５は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図５に示すように、本実施例においては、電極室９内に閉塞部材１２が充填されている。該閉塞部材１２は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例１に係るＥＨＣの構成と同様である。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図５において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例においても、気密性の高い閉塞部材１２によって電極室９が閉塞されている。これにより、マット５又は触媒担体３を通過した排気及び凝縮水が電極室９内に浸入するのを抑制することができる。そのため、凝縮水に起因する電極７とケース４との間の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。また、本実施例においても、閉塞部材１２は排気に晒され難いため、閉塞部材１２の劣化を抑制することができる。
図５において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例においても、気密性の高い閉塞部材１２によって電極室９が閉塞されている。これにより、マット５又は触媒担体３を通過した排気及び凝縮水が電極室９内に浸入するのを抑制することができる。そのため、凝縮水に起因する電極７とケース４との間の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。また、本実施例においても、閉塞部材１２は排気に晒され難いため、閉塞部材１２の劣化を抑制することができる。
また、実施例１の場合のように、電極室９の壁面を閉塞部材によって覆うことで電極室９を閉塞する場合、該壁面に閉塞部材を高精度で塗布する必要がある。これに対し、本実施例によれば、電極室９内に閉塞部材１２を充填することで電極室９を閉塞することができる。従って、より容易に電極室９を閉塞することができる。
＜実施例４＞
［ＥＨＣの概略構成］
図６は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図６に示すように、本実施例においては、電極室９内に閉塞部材１３が充填されており、且つ、触媒担体３の全外周面及びマット５の上流側及び下流側の端面が閉塞部材１３によって覆われている。該閉塞部材１３は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例３に係るＥＨＣの構成と同様である。
［ＥＨＣの概略構成］
図６は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図６に示すように、本実施例においては、電極室９内に閉塞部材１３が充填されており、且つ、触媒担体３の全外周面及びマット５の上流側及び下流側の端面が閉塞部材１３によって覆われている。該閉塞部材１３は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例３に係るＥＨＣの構成と同様である。
尚、本実施例においては、閉塞部材１３における電極室９内に充填されている部分が、本発明に係る第一閉塞部材に相当する。また、閉塞部材１３における、触媒担体３の外周面のマット５との接触部分を覆う部分と、マット５の上流側及び下流側の端面を覆う部分とが、本発明に係る第二閉塞部材に相当する。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図６において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例によれば、実施例２と同様、マット５及び触媒担体３からの電極室９内への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができ、且つ、マット５への排気及び凝縮水の浸入も抑制することができる。従って、排気及び凝縮水の電極室９内への浸入をより高い確率で抑制することが可能となる。
図６において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例によれば、実施例２と同様、マット５及び触媒担体３からの電極室９内への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができ、且つ、マット５への排気及び凝縮水の浸入も抑制することができる。従って、排気及び凝縮水の電極室９内への浸入をより高い確率で抑制することが可能となる。
［変形例］
図７は、本実施例の変形例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図６に示すＥＨＣの構成の場合も、図３に示すＥＨＣの構成の場合と同様、マット５の上流側の端面が閉塞部材によって覆われている。そのため、ケース４内の下方部分におけるマット５の上流側の端面付近に凝縮水が溜まり易い。
図７は、本実施例の変形例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図６に示すＥＨＣの構成の場合も、図３に示すＥＨＣの構成の場合と同様、マット５の上流側の端面が閉塞部材によって覆われている。そのため、ケース４内の下方部分におけるマット５の上流側の端面付近に凝縮水が溜まり易い。
そこで、本変形例においては、図７に示すように、閉塞部材１３によって、触媒担体３の外周面のうち電極室９より上流側であり且つケース４内の下方に位置する部分と、マット５の上流側の端面のうちケース４内の下方に位置する部分とを、覆わないようにする。つまり、本変形例おいて、閉塞部材１４は、電極室９内に充填されると共に、触媒担体３の外周面におけるマット５との接触部分のうち電極室９より上流側であり且つケース４内の下方に位置する部分を除いた部分と、マット５の上流側の端面のうちケース４内の下方に位置する部分を除いた部分と、マット５の下流側の端面とを覆う。
これによれば、実施例２の変形例の場合と同様、ＥＨＣ１より上流側の排気管２内で発生し、ケース４内の下方部分に流れ込んだ凝縮水が、マット５の上流側の端面の下方部分からマット５内に浸入し易くなる。そのため、マット５によって凝縮水を吸収し保持することが可能となる。従って、ケース４内の下方部分におけるマット５の上流側の端面付近に凝縮水が溜まることが抑制される。その結果、一度に多くの凝縮水が触媒担体３に流れ込むことを抑制することが可能となる。
また、本変形例においても、電極室９内には閉塞部材１４が充填されているため、マット５に吸収された凝縮水が電極室９内に浸入することは抑制される。
尚、本変形例においても、ケース４内における電極室９より上流側の下方部分に、マット５とは異なる凝縮水吸収部材を設けてもよい。
＜実施例５＞
［ＥＨＣの概略構成］
図８は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図８に示すように、本実施例においては、触媒担体３の全外周面及びマット５の上流側及び下流側の端面が閉塞部材１４によって覆われている。該閉塞部材１４は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例１に係るＥＨＣの構成と同様である。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図８において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例によれば、触媒担体３からの電極室９内への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができる。また、マット５への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができる。従って、排気及び凝縮水の電極室９内への浸入を抑制することができる。
［ＥＨＣの概略構成］
図８は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。図８に示すように、本実施例においては、触媒担体３の全外周面及びマット５の上流側及び下流側の端面が閉塞部材１４によって覆われている。該閉塞部材１４は、実施例１に係る閉塞部材１０と同様、触媒担体３を形成する材料及びマット５を形成する材料よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材によって形成されている。これ以外の構成は実施例１に係るＥＨＣの構成と同様である。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図８において、矢印は、排気及び凝縮水の流れを表している。本実施例によれば、触媒担体３からの電極室９内への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができる。また、マット５への排気及び凝縮水の浸入を抑制することができる。従って、排気及び凝縮水の電極室９内への浸入を抑制することができる。
１・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
３・・・触媒担体
４・・・ケース
５・・・マット
６・・・内管
７・・・電極
９・・・電極室
１０、１１、１２、１３、１４・・閉塞部材
３・・・触媒担体
４・・・ケース
５・・・マット
６・・・内管
７・・・電極
９・・・電極室
１０、１１、１２、１３、１４・・閉塞部材
Claims (7)
- 通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面における前記電極室の壁面を形成する部分及び前記絶縁部材における前記電極室の側壁面を形成する部分を覆う閉塞部材と、
を備える電気加熱式触媒。 - 通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記電極室に充填された閉塞部材と、
を備える電気加熱式触媒。 - 通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面と前記絶縁部材の上流側及び下流側の端面とを覆う閉塞部材と、
を備える電気加熱式触媒。 - 前記閉塞部材を第一閉塞部材とし、
前記発熱体及び前記絶縁部材よりも気密性が高く且つ電気を絶縁する高気密絶縁材よって形成され、前記発熱体の外周面における前記絶縁部材との接触部分と、前記絶縁部材の上流側及び下流側の端面とを覆う第二閉塞部材をさらに備える請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒。 - 前記ケースと前記発熱体との間であり且つ前記電極室より上流側であって前記ケース内の下方に位置する部分に設けられ、凝縮水を保持する凝縮水保持部材をさらに備えた請求項４に記載の電気加熱式触媒。
- 前記発熱体の外周面における前記絶縁部材との接触部分のうち前記電極室より上流側であり且つ前記ケース内の下方に位置する部分を除いた部分と、前記絶縁部材の上流側の端面のうち前記ケース内の下方に位置する部分を除いた部分と、前記絶縁部材の下流側の端面とが、前記第二閉塞部材によって覆われている請求項４に記載の電気加熱式触媒。
- 前記ケースと前記発熱体との間に設けられ、前記絶縁部材をケース側と発熱体側とに分割しつつ前記絶縁部材により支持される内管をさらに備える請求項１から６のいずれか一項に記載の電気加熱式触媒。
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