JP7389075B2 - 電気加熱式触媒装置 - Google Patents
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Description
以下、電気加熱式触媒装置の第1実施形態を、図1~図4を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の電気加熱式触媒装置10は、車載等の内燃機関の排気を浄化するために、同内燃機関の排気通路内に設置される。
まず、図1及び図2を参照して、電気加熱式触媒装置10の構成を説明する。電気加熱式触媒装置10は、円筒状の触媒担体11を備えている。なお、以下の説明では、触媒担体11を円筒としたときの同円筒の中心軸Oに平行な方向を触媒担体11の軸方向Aと記載する。また、中心軸Oの軸回り方向を触媒担体11の周方向Cと記載する。
続いて、触媒担体11のスリット30~37の構成を説明する。触媒担体11の側面には、触媒担体11の前端から後端へと軸方向Aに延びる複数のスリット30~37が、周方向Cに間隔をおいて形成されている。本実施形態の場合、8本のスリット30~37が設けられている。各スリット30~37は、矩形の断面形状をなしている。なお、本実施形態の電気加熱式触媒装置10では、各スリット30~37はいずれも、同じ寸法形状とされている。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
電気加熱式触媒装置10は、内燃機関の排気通路内に組付けられる。こうした電気加熱式触媒装置10の触媒担体11は、内燃機関の運転中、電気加熱や排気からの受熱により高温となる。排気通路内に組付けられた状態では、温度上昇に伴う触媒担体11の熱膨張が制限されるため、触媒担体11に熱応力が発生する。本実施形態の電気加熱式触媒装置10では、触媒担体11の側面に、熱応力を緩和するためのスリット30~37を設けている。そして、一部のスリット30、32、34、36を全長に亘って充填剤38が充填された全充填スリットとする一方、残りのスリット31、33、35、37を両端部にのみ充填剤38が充填された部分充填スリットとしている。
(1)高温となり易い部分に設けられたスリット31、33、35、37は、熱応力の緩和効果が高い部分充填スリットとしている。これに対して、あまり高温とならない部分に設けられるスリット30、32、34、36は、部分充填スリットよりも熱応力の緩和効果が低い全充填スリットとしている。そのため、触媒担体11の温度分布に合わせて的確な熱応力の緩和が可能となる。
次に、電気加熱式触媒装置の第2実施形態を、図5を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
続いて、充填剤の充填態様がスリットの熱応力の緩和効果に与える影響について考察する。触媒担体が熱膨張すると、スリット内の充填剤に圧縮応力が加わる。この圧縮応力に対する充填剤の歪みの分、触媒担体の外周部の周方向の熱膨張が許容される。そして、許容される熱膨張が大きいほど、触媒担体の熱応力の低下量が大きくなる。すなわち、充填剤のヤング率が低いほど、触媒担体の熱応力の低下量が大きくなる。このように充填剤のヤング率は、触媒担体の熱応力の緩和効果の指標となる。
・上記実施形態では、触媒担体11の側面の中で、電極部12の周方向Cの両側の近傍の部分が、最も高温となり易い部分となっていた。電極部の構成や配置によっては、それ以外の部分、例えば電極部の直下に位置する部分が、触媒担体11の側面の中で最も高温となり易い部分となることがある。そうした場合には、全充填スリット/高ヤング率スリット、部分充填スリット/低ヤング率スリットの配置を触媒担体11の温度分布に合わせて適宜に変更するとよい。具体的には、高温となり易い部分に設けられたスリットを部分充填スリット/低ヤング率スリットとし、他の部分に設けられたスリットを全充填スリット/高ヤング率スリットとするとよい。
11…触媒担体
12…電極部
30、32、34、36…スリット(第1スリット)
31、33、35、37…スリット(第2スリット)
38、39…充填剤
Claims (4)
- 円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える電気加熱式触媒装置であって、
前記触媒担体の側面には、前記触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されており、
前記スリットには前記触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されており、
前記スリットの部位毎の前記充填剤のヤング率を、前記スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率としたとき、前記スリットには、前記平均ヤング率が第1の値となる第1スリットと、前記平均ヤング率が前記第1の値よりも小さい第2の値となる第2スリットと、が含まれており、
前記第2スリットには、前記第1スリットに充填された充填剤よりもヤング率が低い充填剤が充填されている
電気加熱式触媒装置。 - 円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える電気加熱式触媒装置であって、
前記触媒担体の側面には、前記触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されており、
前記スリットには前記触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されており、
前記スリットの部位毎の前記充填剤のヤング率を、前記スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率としたとき、前記スリットには、前記平均ヤング率が第1の値となる第1スリットと、前記平均ヤング率が前記第1の値よりも小さい第2の値となる第2スリットと、が含まれており、
前記充填剤は焼結体であり、前記第2スリットには、前記第1スリットに充填された充填剤よりも気孔率の大きい充填剤が充填されている
電気加熱式触媒装置。 - 円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える電気加熱式触媒装置であって、
前記触媒担体の側面には、前記触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されており、
前記スリットには前記触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されており、
前記スリットの部位毎の前記充填剤のヤング率を、前記スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率としたとき、前記スリットには、前記平均ヤング率が第1の値となる第1スリットと、前記平均ヤング率が前記第1の値よりも小さい第2の値となる第2スリットと、が含まれており、
前記第2スリットは、前記触媒担体の周方向における前記電極部の端の近傍に位置している
電気加熱式触媒装置。 - 前記第1スリットにおける前記充填剤が充填された部分の長さは、前記第2スリットにおける同長さよりも長い請求項1~3のいずれか1項に記載の電気加熱式触媒装置。
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