JP7025607B1 - 電気加熱式触媒装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第1実施形態に係る電気加熱式触媒装置(EHC)(以降、「第1EHC」と称呼される場合がある。)について説明する。尚、本明細書において使用される「上流側」及び「下流側」なる用語は、EHCに流れる排気等の流体の流れにおける「上流側」及び「下流側」をそれぞれ意味する。
第1EHCは、通電により発熱する発熱体と、発熱体に通電可能に構成された一対の電極と、電気絶縁材料からなる緩衝材である第1マットと、発熱体、一対の電極及び第1マットを内部に収容する筒状の容器である第1ケースと、一対の外部端子と、を備えるEHCである。EHCは、例えば自動車等に搭載される内燃機関の排気経路上に設けられるため、EHCの構成要素は、例えば、高い耐熱性、耐酸化性、及び耐腐食性等を備える材料によって形成されることが望ましい。
図1に例示した第1EHC101においては、第1ケース100aの中間部10aが、発熱体20が備える一対の電極21a及び21bの中心軸AX2を通過し発熱体20の中心軸AX1に直交する平面である分割面によって分割された一対のシェル11a及び12aによって構成されている。しかしながら、上述したように、第1ケースを一対のシェルに分割する分割面は、発熱体の中心軸と直交する平面であってもよく、或いは、発熱体の中心軸を含む平面又は発熱体の中心軸に平行な平面であってもよい。
ところで、上述したように、第1ケースを一対のシェルに分割する分割面が発熱体の中心軸を含む平面又は発熱体の中心軸に平行な平面である場合、上記分割面への垂直投影において電極収容部以外の部分よりも外側へ電極収容部が突出しないように第1ケースを構成してもよい。
以上説明してきたように、第1EHCにおいては、一対の電極を収容する空間である電極室を第1マット間隙と共に画定する電極収容部が第1ケースによって一体的に形成されている。従って、前述した従来技術に係る電気加熱式触媒装置(従来EHC)のように発熱体を内部に収容するケースとは別個の部材をケースに組み付けることによって電極室を集成する必要が無い。また、電極収容部を横断する面である分割面によって第1ケースが分割されてなる一対のシェルの組み合わせによって第1ケースが構成されている。従って、発熱体及び第1マットを一対のシェルの一方に収めた状態において上記電極と外部端子との接続作業を当該シェルの開口部を介して行うことにより、当該作業の作業性を高めることができる。また、当該作業のためのスペースを電極室の内部に確保する必要が無いため、従来技術に係る電気加熱式触媒装置(従来EHC)に比べて、電極室をよりコンパクトにすることができる。即ち、第1EHCによれば、高い生産効率にて製造することが可能であり且つコンパクトな電極室を有する電気加熱式触媒装置(EHC)を提供することができる。
以下、本発明の第2実施形態に係る電気加熱式触媒装置(EHC)(以降、「第2EHC」と称呼される場合がある。)について説明する。
第2EHCにおいては、発熱体が備える電極の外部端子と接続される面が、第1ケース孔が形成されたシェルの分割面の側(開口部側)であり且つ発熱体の径方向における外側である側に向いている。具体的には、第2EHCは、上述した第1EHC101乃至103を始めとする本発明の第1実施形態に係る電気加熱式触媒装置(EHC)であって、一対の第1ケース孔が一対の上記シェルの一方である第1シェルに形成されており且つ一対の上記シェルの他方である第2シェルには形成されておらず、一対の上記電極の両方において当該電極の外部端子と接続される面である電極接続面の法線ベクトルが上記分割面に直交する方向において第1シェルの側から第2シェルの側へと向かう成分及び発熱体の径方向において外側へと向かう成分を有するEHCである。
上述した第2EHC201においては、一対の外部端子30a及び30bと一対の電極21c及び21dとが接続される電極接続面23a及び23bは、所定の角度にて傾斜している柱状の電極端子部の先端面によって構成されている。しかしながら、前述したように、(発熱体に通電可能に構成された)一対の電極の各々は、電気加熱式触媒装置の構成に応じて様々な構成(例えば、形状及び構造等)を有することができる。例えば、電極接続面23a及び23bは、所定の角度にて延在する板状の部材によって構成されていてもよい。
以上説明してきたように、第2EHCにおいては、一対の第1ケース孔は、一対の上記シェルの一方である第1シェルに形成されており、一対の上記シェルの他方である第2シェルには形成されていない。更に、一対の上記電極の両方において、当該電極の外部端子と接続される面である電極接続面の法線ベクトルが、上記分割面に直交する方向において第1シェルの側から第2シェルの側へと向かう成分及び発熱体の径方向において外側へと向かう成分を有する。即ち、第2EHCにおいては、一対の電極の外部端子と接続される面が、第1ケース孔が形成されたシェルの分割面の側(開口部側)であり且つ発熱体の径方向における外側である側に向いている。従って、上記のように上記電極と外部端子との接続作業を当該シェルの開口部を介して行う際の作業性を更に高めることができる。
以下、本発明の第3実施形態に係る電気加熱式触媒装置(EHC)(以降、「第3EHC」と称呼される場合がある。)について説明する。
第3EHCは、上述した第1EHC101乃至103を始めとする本発明の第1実施形態並びに上述した第2EHC201乃至203を始めとする本発明の第2実施形態に係る何れかの電気加熱式触媒装置(EHC)であって、二重構造を有するケースを備えるEHCである。より詳しくは、第3EHCは、電気絶縁材料からなる緩衝材である第2マットと、発熱体及び第1マットを内部に収容する筒状の容器である第2ケースと、を更に備える。第1マットは発熱体と第2ケースとの間に挟持されており、第2マットは第2ケースと第1ケースとの間に挟持されている。換言すれば、発熱体と第1ケースとの間に、発熱体側から第1ケース側へと向かう順に、第1マット及び第2マットが介装されており、第1マットと第2マットとの間に第2ケースが介装されている。
本発明の第3実施形態の変形例について以下に説明する。図10及び図11は、本発明の第3実施態様の1つの変形例に係る電気加熱式触媒装置(第3EHC302)の構成の一例を示す模式的な断面図である。図10は、図9と同様に、発熱体20の中心軸AX1と発熱体20が備える一対の電極21a及び21bの中心軸AX2とを通る平面による第3EHC302の模式的な断面図である。第3EHC302が備える第1ケース300fの中間部10fは、電極21a及び21bの中心軸AX2と発熱体20の中心軸AX1とを通過する平面によって分割された一対のシェル11f及び12fによって構成されている。また、第3EHC302が備える外部端子30a及び30bは、電極21a及び21bの中心軸AX2並びに発熱体20の中心軸AX1に垂直な方向に延在しており、中間部10fを構成するシェル11fに形成された第1ケース孔13f及び14fに挿通され、電極室15fの内部において電極21a及び21bにそれぞれ接続されている。これらの点を除き、第3EHC302は、図9に例示した第3EHC301と同様の構成を有する。図11は、図10に示した平面A-A(発熱体20の中心軸AX1に直交し且つ電極21a及び21bの中心軸AX2を通過する平面)による第3EHC302の模式的な断面図である。
図12及び図13は、本発明の第3実施態様のもう1つの変形例に係る電気加熱式触媒装置(第3EHC303)の構成の一例を示す模式的な断面図である。図12は、図10と同様に、発熱体20の中心軸AX1と発熱体20が備える一対の電極21a及び21bの中心軸AX2とを通る平面による第3EHC303の模式的な断面図である。図13は、図12に示した平面A-A(発熱体20の中心軸AX1に直交し且つ電極21a及び21bの中心軸AX2を通過する平面)による第3EHC303の模式的な断面図である。
図14及び図15は、本発明の第3実施態様の更にもう1つの変形例に係る電気加熱式触媒装置(第3EHC304)の構成の一例を示す模式的な断面図である。図14は、図10と同様に、発熱体20の中心軸AX1と発熱体20が備える一対の電極21a及び21bとを通る平面による第3EHC304の模式的な断面図である。図15は、図11と同様に、図14に示した平面A-A(発熱体20の中心軸AX1に直交し且つ電極21a及び21bを通過する平面)による第3EHC304の模式的な断面図である。
図16は、本発明の第3実施態様の更にもう1つの変形例に係る電気加熱式触媒装置(第3EHC305)の構成の一例を示す模式的な断面図である。図16は、図13と同様に、一対の電極21a及び21bの中心軸AX2を通過し発熱体20の中心軸AX1に直交する平面による第3EHC305の模式的な断面図である。第3EHC305は、可撓性を有する部材によって構成された第3中間電極33a及び33bを介して電極21a及び21bと外部端子30a及び30bとが接続されている点を除き、上述した第3EHC302及び303と同様の構成を有する。
以上説明してきたように、第3EHCにおいては、発熱体を内部に収容するケースが、第1ケースと第2ケースとによって構成される二重構造を有する。従って、仮に発熱体を保持する第1保持部材(第1マット)が排気管内を流れる排気から生ずる凝縮水等によって含侵されて絶縁性能が低下しても、第2ケースは第3保持部材及び第4保持部材(第2マット)を介して第1ケース内に保持されているので、第2ケースから第1ケースへの導通を防止することができる。更に、排気浄化触媒の保温性を高めることもできる。
101、102、103 電気加熱式触媒装置(第1実施形態)
201、202、203 電気加熱式触媒装置(第2実施形態)
301、302、303、304、305 電気加熱式触媒装置(第3実施形態)
401 電気加熱式触媒装置(実施例)
100a、100b、100c、300e、300f、300g、300h 第1ケース
10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h 中間部
11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h シェル
12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h シェル
13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h 第1ケース孔
14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h 第1ケース孔
15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h 電極室
16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h 収容部
17a、17b、17c、17d、17e、17f、17g、17h 電極収容部
18c、18d、18h ボス部
20 発熱体
21a、21b、21c、21d 電極
22 第1保持部材(第1マット)
22a 第1マット間隙
23a、23b 電極接続面
30a、30b 外部端子
31a、31b 第1中間電極
32a、32b 第2中間電極
33a、33b 第3中間電極
40、41、42 上流部
50、51、52 下流部
60 第2触媒担体
61 第2保持部材
70、73 第2ケース
71、74 第3保持部材(第2マット)
72、75 第4保持部材(第2マット)
80 導入管
AX1 発熱体の中心軸
AX2 一対の電極の中心軸
Claims (7)
- 通電により発熱する発熱体と、
前記発熱体に通電可能に構成された一対の電極と、
電気絶縁材料からなる緩衝材である第1マットと、
前記発熱体、一対の前記電極及び前記第1マットを内部に収容する筒状の容器である第1ケースと、
一対の外部端子と、
を備え、
前記第1マットが前記発熱体と前記第1ケースとの間に挟持されており、
前記第1ケースには前記第1ケースの外側と内側とを連通する貫通孔である一対の第1ケース孔が形成されており、
前記第1マットの少なくとも一対の前記電極に対向する領域には前記電気絶縁材料が存在しない間隙である第1マット間隙が形成されており、
一対の前記外部端子の各々は、一対の前記第1ケース孔にそれぞれ挿通されて、一方の端部が前記第1ケースの内部において一対の前記電極を収容する空間である電極室において一対の前記電極の各々とそれぞれ接続されており、他方の端部が前記第1ケースの外部にそれぞれ突出している、
電気加熱式触媒装置であって、
前記第1マット間隙と共に前記電極室を画定する電極収容部が前記第1ケースによって一体的に形成されており、
前記電極収容部を横断する面である分割面によって前記第1ケースが分割されてなる一対のシェルの組み合わせによって前記第1ケースが構成されている、
ことを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。 - 請求項1に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記分割面が前記発熱体の中心軸と直交する平面であることを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。 - 請求項1に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記分割面が前記発熱体の中心軸を含む平面又は前記発熱体の中心軸に平行な平面であることを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。 - 請求項3に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記分割面への垂直投影において、前記第1ケースの前記電極収容部が、前記電極収容部以外の部分よりも外側へ突出していないことを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。 - 請求項1乃至請求項4に記載された電気加熱式触媒装置であって、
一対の前記第1ケース孔は、一対の前記シェルの一方である第1シェルに形成されており、一対の前記シェルの他方である第2シェルには形成されておらず、
一対の前記電極の両方において、前記電極の前記外部端子と接続される面である電極接続面の法線ベクトルが、前記分割面に直交する方向において前記第1シェルの側から前記第2シェルの側へと向かう成分及び前記発熱体の径方向において外側へと向かう成分を有する、
ことを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。 - 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
一対の前記外部端子の少なくとも前記第1ケース孔よりも外側に突出している部分が前記分割面に直交する方向に延在していることを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。 - 請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載された電気加熱式触媒装置であって、
電気絶縁材料からなる緩衝材である第2マットと、
前記発熱体及び前記第1マットを内部に収容する筒状の容器である第2ケースと、
を更に備え、
前記第1マットは、前記発熱体と前記第2ケースとの間に挟持されており、
前記第2マットは、前記第2ケースと前記第1ケースとの間に挟持されており、
前記第2マットの少なくとも一対の前記電極に対向する領域には前記電気絶縁材料が存在しない間隙である第2マット間隙が形成されており、
前記第2ケースの少なくとも一対の前記電極に対向する領域には前記第2ケースを構成する材料が存在しない間隙である第2ケース間隙が形成されており、
前記電極室は、前記第1マット間隙、前記第2ケース間隙、前記第2マット間隙及び前記電極収容部によって画定されている、
ことを特徴とする、
電気加熱式触媒装置。
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