(57)【要約】  電気加熱式触媒（１）のケース（５）に電気が流れることを抑制する。通電により発熱する発熱体（３）と、発熱体（３）を収容するケースと、発熱体（３）とケース（５）との間に設けられる内管（４）と、発熱体（３）と内管（４）との間及び内管（４）とケース（５）との間に設けられる電気を絶縁するマット（６）と、発熱体（３）に接続され該発熱体（３）に電力を供給する電極（７）と、を備え、内管（４）は、マット（６）よりも排気の流れ方向の上流側及び下流側へ突出しており、電極（７）より下流側の発熱体（３）と内管（４２）との距離よりも、電極（７）より上流側の発熱体（３）と内管（４１）との距離のほうを短くする。
2012111107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱体と、
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る内管と、
前記発熱体と前記内管との間及び前記内管と前記ケースとの間に設けられる電気を絶縁するマットと、
前記発熱体に接続され該発熱体に電力を供給する電極と、
を備え、
前記内管は、前記マットよりも排気の流れ方向の上流側及び下流側へ突出しており、
前記発熱体と前記内管との距離は、前記電極より下流側よりも、前記電極より上流側のほうが短い電気加熱式触媒。
【請求項２】
通電により発熱する発熱体と、
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る内管と、
前記発熱体と前記内管との間及び前記内管と前記ケースとの間に設けられる電気を絶縁するマットと、
前記発熱体に接続され該発熱体に電力を供給する電極と、
を備え、
前記内管は、前記マットよりも排気の流れ方向の上流側及び下流側へ突出しており、
前記内管の板厚は、前記電極より下流側よりも、前記電極より上流側のほうが厚い電気加熱式触媒。
【請求項３】
前記内管の外径は、前記マットよりも排気の流れ方向の上流側へ突出している部位のほうが、前記マットが設けられている部位よりも小さい請求項１または２に記載の電気加熱式触媒。
【請求項４】
前記内管の前記マットよりも排気の流れ方向の上流側へ突出している部位において、その一部の板厚が、該一部より上流側及び下流側の他部の板厚よりも薄い請求項１から３の何れか１項に記載の電気加熱式触媒。
【請求項５】
前記電極よりも上流側の前記内管と前記ケースとの間のマットに、該マットよりも熱伝導率の低い部材を設ける請求項１から４の何れか１項に記載の電気加熱式触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱式触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
通電により発熱する触媒の担体と、該触媒の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知られている（例えば、特許文献１参照。）。このマットによれば、触媒の担体に通電したときに、ケースに電気が流れることを抑制できる。しかし、排気中の粒子状物質（ＰＭ）がマットに付着すると、該ＰＭを介してケースに電気が流れる虞がある。また、内燃機関の始動直後などには、排気管壁面で排気中の水が凝縮することがある。この水がマットに付着すると、該水を介してケースに電気が流れる虞がある。【０００３】
なお、金属ケーシング内に該金属ケーシングを熱から絶縁する内管を設け、該内管の上流側よりも下流側の直径を小さくして、内管の直径が小さくなる部位にてハニカム状本体を支持する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。【０００４】
また、ケース内に内管を設け、該内管の一部に凹凸を設ける技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２６９３８７号公報
【特許文献２】特許第３８３６１３４号公報
【特許文献３】特表２００４−５０９２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気加熱式触媒のケースに電気が流れることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による電気加熱式触媒は、
通電により発熱する発熱体と、
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る内管と、
前記発熱体と前記内管との間及び前記内管と前記ケースとの間に設けられる電気を絶縁するマットと、
前記発熱体に接続され該発熱体に電力を供給する電極と、
を備え、
前記内管は、前記マットよりも排気の流れ方向の上流側及び下流側へ突出しており、
前記発熱体と前記内管との距離は、前記電極より下流側よりも、前記電極より上流側のほうが短い。【０００８】
発熱体は、触媒の担体としてもよく、触媒よりも上流側に設けることもできる。そして、発熱体に通電することにより該発熱体が発熱するため、触媒の温度を上昇させることができる。内管は、マットをケース側と発熱体側とに分割している。また、内管はマットにより支持されるため、該内管は、発熱体及びケースとは接触していない。【０００９】
ここで、内燃機関の排気中には水分が含まれるため、ケースなどにおいて水が凝縮することがある。この水はケースの内面を流れてマットに付着し、その後マットに吸収される。ここで、内管がマットよりも排気の流れ方向の上流側及び下流側へ突出していることにより、ケースの内面を流れてくる水が、内管よりも発熱体側に流れ難くなる。このため、発熱体の上流側端部及び下流側端部において発熱体とケースとが短絡することを抑制できる。また、マットよりも突出した箇所においては温度が上昇し易いため、排気中の粒子状物質が付着しても酸化され易い。これによって、マットの上流側端部及び下流側端部に付着した粒子状物質による短絡を抑制できる。【００１０】
ところで、内管のマットよりも突出した箇所には、排気の温度が低いときに粒子状物質が堆積することがある。この粒子状物質は、酸素濃度が高いほど、低い温度で酸化させることができる。このため、理論空燃比近傍で定常運転されていると、酸素濃度が低く且つ排気温度が低いために、粒子状物質が酸化され難い。一方、排気温度が低いときであっても、リーン空燃比で運転しているとき、または減速中などで内燃機関への燃料の供給を停止する燃料カットを行っているときには、排気中の酸素濃度が高くなるので粒子状物質が酸化され易い。しかし、内燃機関をリーン空燃比で運転すると、排気中の有害物資が増加する虞があるため、酸素濃度の大幅な増加は困難である。また、減速時に燃料カットを行う場合には、酸素濃度を大幅に高くすることができるが、排気の温度が低くなるために、内管の温度が低下してしまうと、粒子状物質の酸化が困難となる。【００１１】
これに対し、発熱体と内管との距離を、電極より下流側よりも、電極より上流側のほうで短くする。発熱体と内管との距離を短くすることにより、内管が発熱体からの熱を受け易くなる。このため、内燃機関の始動から加速時にかけて内管の温度上昇を図り、且つ、減速時に内管の温度低下を抑制できる。このように、電極よりも上流側の内管の温度低下を抑制できるため、排気中の酸素濃度が高い減速時において、内管に付着している粒子状物質を酸化させることができる。したがって、内管の表面を電気が流れることを抑制できる。【００１２】
しかし、発熱体と内管との距離を短くするほど、マットが薄くなるため、マットの厚さのばらつきに対する面圧の変化が大きくなる。すなわち、内管と発熱体との間の圧力の調節がより困難となる。マットの厚さのばらつきを低減しようとすると、製造時のマットの厚さの管理をより厳しくする必要が生じるため、コストアップとなる。また、内管の内径や、発熱体の外径も同様に管理をより厳しくする必要があるため、コストアップとなる。これに対し、発熱体と内管との距離を短くするのは電極よりも上流側だけとし、電極よりも下流側では発熱体と内管との距離を比較的長くすることで、コストアップを抑制できる。【００１３】
ここで、内管は、電極より下流側よりも上流側のほうが、減速時に温度の低下の度合いが大きい。すなわち、内管の上流側の部位は、減速時において温度の低い排気が流通することにより、温度が低下し易い。一方、内管の下流側の部位は、発熱体に流入する排気の温度が低くても、発熱体から熱を受けることができる。この発熱体は、熱容量が大きいために、温度の低い排気が通過しても、温度が低下し難い。このため、電極よりも下流側では内管の温度が低下し難い。したがって、電極よりも下流側では、内管と発熱体との距離が長くても高い温度を維持できる。【００１４】
また、上記課題を達成するために本発明による電気加熱式触媒は、
通電により発熱する発熱体と、
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る内管と、
前記発熱体と前記内管との間及び前記内管と前記ケースとの間に設けられる電気を絶縁するマットと、
前記発熱体に接続され該発熱体に電力を供給する電極と、
を備え、
前記内管は、前記マットよりも排気の流れ方向の上流側及び下流側へ突出しており、
前記内管の板厚は、前記電極より下流側よりも、前記電極より上流側のほうが厚い。【００１５】
内管の板厚を厚くするほど、内管の熱容量が大きくなる。すなわち、電極よりも上流側の内管の熱容量を大きくすることで、燃料カット時などに排気の温度が低くなっても、該内管の温度が低下することを抑制できる。これにより、排気中の酸素濃度が高い減速時において、内管の温度を高く維持することができるため、内管に付着している粒子状物質を酸化させることができる。したがって、内管の表面を電気が流れることを抑制できる。【００１６】
また、内管を厚くすることによりマットが薄くなるため、製造時の管理が厳しくなるが、電極よりも上流側の内管だけ相対的に厚くすることにより、コストアップを抑制できる。【００１７】
なお、本発明においては、前記内管の外径は、前記マットよりも排気の流れ方向の上流側へ突出している部位のほうが、前記マットが設けられている部位よりも小さくてもよい。【００１８】
ここで、内管とケースとの距離が短いと、内管とケースとの間で放電が起こる虞がある。これに対し、内管の直径を比較的小さくすることで、内管がマットから突出している部位において、内管とケースとの間で放電が起こることを抑制できる。したがって、たとえば内管の板厚を厚くしても、内管とケースとの距離が短くなることを抑制できる。【００１９】
また、本発明においては、前記内管の前記マットよりも排気の流れ方向の上流側へ突出している部位において、その一部の板厚が、該一部より上流側及び下流側の他部の板厚よりも薄くてもよい。【００２０】
すなわち、内管の一部を薄肉化してもよい。ここで、燃料カット時など排気の温度が低くなると、内管の上流端の温度が最も低下し易い。すなわち、内管の上流端で排気により熱が奪われ易い。内管の上流端の温度が低下すると、内管の下流側から熱が移動する。この状態が続くと、内管全体の温度が低下してしまう。これに対し、内管の一部を薄肉化することにより、熱の移動を抑制できる。すなわち、内管の上流端の温度が低下しても、薄肉化された箇所よりも下流側の温度が低下することを抑制できる。また、内管の一部のみを薄肉化することにより、内管の熱容量が小さくなることを抑制できる。【００２１】
また、本発明においては、前記電極よりも上流側の前記内管と前記ケースとの間のマットに、該マットよりも熱伝導率の低い部材を設けることができる。【００２２】
そうすると、内管の熱が、該内管よりも外側のマットを介してケースに伝わることを抑制できる。すなわち、内管の温度が低下することを抑制できる。【００２３】
また、マットよりも熱伝導率の低い部材は、電極よりも上流側のマットの上流端側に設け、電極側には設けないようにしてもよい。ここで、マットに吸収された水は該マット内を移動するが、ケース側から発熱体側への水の移動は内管によって遮られる。そうすると、水による短絡を抑制できる。そして、マットに吸収された水は、排気の熱や発熱体の熱により蒸発するため、時間が経てば除去される。【００２４】
しかし、マットに吸収された水が電極室へ到達すると、該電極室内から水を除去するのが困難となる。そして、電極室内に水が残留していると、短絡の虞がある。電極室内の水を除去するためには、該電極室の温度を高くすることが有効であるが、電極室近傍のマット内に熱伝導率の低い部材を設けると、該電極室の温度を上昇させ難い。これに対し、電極室の周りにはマットよりも熱伝導率の低い部材を設けないことにより、発熱体で発生する熱や排気の熱を電極室内により多く供給することができるため、該電極室内の温度を早期に高くすることができる。これにより、電極室内の水を蒸発させて、速やかに除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、電気加熱式触媒のケースに電気が流れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１に係る電気加熱式触媒の概略構成を示す図である。
【図２】実施例２に係る電気加熱式触媒の概略構成を示す図である。
【図３】実施例３に係る電気加熱式触媒の概略構成を示す図である。
【図４】実施例４に係る電気加熱式触媒の概略構成を示す図である。
【図５】実施例５に係る電気加熱式触媒の概略構成を示す図である。
【図６】実施例６に係る電気加熱式触媒の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る電気加熱式触媒の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例は、適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本実施例１に係る電気加熱式触媒１の概略構成を示す図である。なお、本実施例に係る電気加熱式触媒１は、車両に搭載される内燃機関の排気管２に設けられる。内燃機関は、ディーゼル機関であっても、また、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用いることができる。【００２９】
図１に示す電気加熱式触媒１は、排気管２の中心軸Ａに沿って電気加熱式触媒１を縦方向に切断した断面図である。なお、電気加熱式触媒１の形状は、中心軸Ａに対して線対称のため、図１では、上側の部分のみを示している。【００３０】
本実施例に係る電気加熱式触媒１は、中心軸Ａを中心にした円柱形の触媒担体３を備えている。そして、中心軸Ａ側から順に、触媒担体３、内管４、ケース５が備わる。また、触媒担体３と内管４との間、及び内管４とケース５との間には、マット６が設けられている。【００３１】
触媒担体３には、電気抵抗となって、通電により発熱する材質のものが用いられる。触媒担体３の材料には、たとえばＳｉＣが用いられる。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。触媒担体３の外形は、たとえば排気管２の中心軸Ａを中心とした円柱形である。なお、中心軸Ａと直交する断面による触媒担体３の断面形状は、たとえば楕円形で有っても良い。中心軸Ａは、排気管２、触媒担体３、内管４、及びケース５で共通の中心軸である。【００３２】
触媒担体３には、触媒が担持される。触媒は、たとえば酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯx触媒、選択還元型ＮＯx触媒などを挙げることができる。触媒担体３には、電極７が２本接続されており、該電極７間に電圧をかけることにより触媒担体３に通電される。この触媒担体３の電気抵抗により該触媒担体３が発熱する。なお、本実施例においては触媒担体３が、本発明における発熱体に相当する。また、触媒よりも上流側に発熱体を備えていてもよい。そうすると、発熱体により排気が温められ、その排気が触媒を通過することにより、該触媒の温度を上昇させることができる。【００３３】
マット６には、電気絶縁材が用いられ、たとえばアルミナを主成分とするセラミックファイバーが用いられる。マット６は、触媒担体３の外周面及び内管４の外周面に巻きつけられる。マット６は、触媒担体３の外周面（中心軸Ａと平行な面）を覆っているため、触媒担体３に通電したときに、内管４及びケース５へ電気が流れることを抑制している。【００３４】
内管４の材料には、ステンレス鋼材が用いられる。内管４は、中心軸Ａを中心とした管状に形成される。この内管４は、中心軸Ａ方向の長さがマット６より長い。このため、内管４は、マット６から上流側及び下流側に突出している。内管４の内径は、触媒担体３の外周をマット６で覆ったときの該マット６の外径と略同じで、内管４内にマット６及び触媒担体３を収容するときには、該マット６が圧縮されるため、該マット６の反発力により内管４内に触媒担体３が固定される。【００３５】
ケース５の材料には、金属が用いられ、たとえばステンレス鋼材を用いることができる。ケース５は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部５１と、該収容部５１よりも上流側及び下流側で該収容部５１と排気管２とを接続するテーパ部５２，５３と、を備えて構成されている。収容部５１の内側に、触媒担体３、内管４、及びマット６が収容される。テーパ部５２，５３は、収容部５１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。すなわち、触媒担体３よりも上流側のテーパ部５２では、上流側ほど断面積が小さくなり、触媒担体３よりも下流側のテーパ部５３では、下流側ほど断面積が小さくなる。収容部５１の内径は、内管４の外周をマット６で覆ったときの該マット６の外径と略同じで、収容部５１にマット６及び内管４を収容するときには、該マット６が圧縮されるため、該マット６の反発力により収容部５１内に内管４が固定される。【００３６】
触媒担体３には、電極７が２つ接続されている。この電極７を通すために、ケース５には、孔５４が設けられている。また、電極７を通すために、内管４は、電極７よりも上流側に設けられる上流側内管４１と、電極７よりも下流側に設けられる下流側内管４２と、に分かれており、電極７からの放電が起こらないように上流側内管４１及び下流側内管４２と電極７とが離されている。そして、内管４は、電気を絶縁する絶縁層４３に囲われている。【００３７】
本実施例においては、上流側内管４１と下流側内管４２との板厚は同じである。そして、上流側内管４１の内径は、下流側内管４２の内径よりも小さい。すなわち、上流側内管４１と触媒担体３との距離Ｌ１は、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２よりも短くなっている。【００３８】
また、電極７が触媒担体３に接続されるまでの該電極７の周りには、マット６を設けていない。そして、ケース５に開けられている孔５４には、電極７を支持する絶縁材８が設けられている。この絶縁材８は、ケース５と電極７との間に隙間なく設けられる。このようにして、ケース５内には、電極７の周りに閉じられた空間である電極室９が形成される。【００３９】
このように構成された電気加熱式触媒１では、触媒担体３よりも上流側で凝縮した水が、排気管２やケース５の内壁を流れてマット６に付着することがある。このときには、収容部５１の内壁を水が流れてくるので、この水は内管４と収容部５１との間のマット６に付着する。すなわち、内管４がマット６よりも上流側及び下流側に突出しているため、水が内管４よりも内側に入り込むことが抑制される。これにより、マット６の上流端及び下流端においてケース５と触媒担体３とが水により短絡することが抑制される。【００４０】
また、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという。）がマット６や内管４に付着すると、該ＰＭによりケース５と触媒担体３とが短絡する虞がある。しかし、内管４がマット６よりも突出することにより、突出した箇所においては排気の熱を受けて温度が高くなるので、該内管４に付着したＰＭを酸化させて除去することができる。これにより、ケース５と触媒担体３とがＰＭにより短絡することが抑制される。【００４１】
ところで、内管４の表面に付着したＰＭを酸化させるためには、排気中の酸素濃度が高いときに内管４の表面温度が高くなっているとよい。そして、減速中の燃料カット時に排気中の酸素濃度が高くなるため、このときに内管４の表面温度が高ければ、効果的にＰＭを酸化させることができる。しかし、燃料カット時には、排気の温度が低いために内管４の表面温度が低下し易くなる。【００４２】
これに対し本実施例では、上流側内管４１と触媒担体３との距離Ｌ１が、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２よりも短い。これにより、上流側内管４１は、触媒担体３からの熱をより多く受けることができるため、燃料カット時に該上流側内管４１の温度が低下することを抑制できる。このため、燃料カット時において高い温度をより長く維持することができるため、ＰＭを酸化可能な時間を長くすることができる。これにより、内管４にＰＭが堆積することを抑制できる。なお、上流側内管４１と触媒担体３との距離Ｌ１及び下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２は、ＰＭを酸化可能な距離として実験的に求めてもよい。【００４３】
また、排気の温度が低下しても、該排気が触媒担体３を通過すると、触媒担体３により排気の温度が上昇されるので、下流側内管４２が排気により奪われる熱は、上流側内管４１よりも少ない。したがって、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２は、上流側内管４１と触媒担体３との距離Ｌ１よりも長くすることができる。ここで、上流側内管４１と触媒担体３との距離Ｌ１を短くすると、設計値の管理をより厳しくする必要があるため、コストアップとなる。しかし、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２を比較的長くすることで、コストアップを抑制できる。【００４４】
以上説明したように本実施例によれば、上流側内管４１と触媒担体３との距離Ｌ１を、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２よりも長くすることにより、コストアップを抑制しつつ、燃料カット時の上流側内管４１の温度低下を抑制することができる。これにより、内管４に付着したＰＭの酸化を促進させることができるため、ケース５に電気が流れることを抑制できる。
【実施例２】
【００４５】
図２は、本実施例２に係る電気加熱式触媒１０の概略構成を示す図である。実施例１に示す電気加熱式触媒１と異なる点について説明する。なお、実施例１に示す電気加熱式触媒１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。【００４６】
図２に示す内管４００は、電極７よりも上流側と下流側とで厚さが異なる。すなわち、電極７よりも上流側に設けられる上流側内管４０１の板厚Ｌ３ほうが、電極７よりも下流側に設けられる下流側内管４２の板厚Ｌ４よりも厚くなっている。【００４７】
このように構成された電気加熱式触媒１０では、上流側内管４０１のほうが、下流側内管４２よりも熱容量が大きくなる。このため、減速中の燃料カット時など排気の温度が低下した場合であっても、上流側内管４０１の温度が低下することが抑制される。すなわち、燃料カット時においてＰＭを酸化可能な時間を長くすることができる。これにより、内管４００にＰＭが堆積することを抑制できる。【００４８】
また、下流側内管４２を相対的に薄くすることで、質量の増加及びコストアップを抑制できる。なお、上流側内管４０１の板厚Ｌ３及び下流側内管４２の板厚Ｌ４は、ＰＭを酸化可能な距離として実験的に求めてもよい。【００４９】
以上説明したように本実施例によれば、下流側内管４２よりも上流側内管４０１の板厚を厚くすることにより、燃料カット時の上流側内管４０１の温度低下を抑制することができる。これにより、内管４００に付着したＰＭの酸化を促進させることができるため、ケース５に電気が流れることを抑制できる。
【実施例３】
【００５０】
図３は、本実施例３に係る電気加熱式触媒１１の概略構成を示す図である。実施例２に示す電気加熱式触媒１０と異なる点について説明する。なお、実施例２に示す電気加熱式触媒１０と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。【００５１】
図３に示す内管４１０では、電極７よりも上流側と下流側とで厚さが異なる。すなわち、電極７よりも上流側に設けられる上流側内管４１１の板厚Ｌ３ほうが、電極７よりも下流側に設けられる下流側内管４２の板厚Ｌ４よりも厚くなっている。また、上流側内管４１１のマット６から突出している部位において、該上流側内管４１１の板厚が薄くなる薄肉部４１４を設けている。【００５２】
薄肉部４１４は、上流側内管４１１の外周面側の一部を中心軸Ａ側に凹ませることにより形成される。薄肉部４１４は、上流側内管４１１の上流端よりも下流側に設けられるため、該薄肉部４１４よりも上流側及び下流側では、該薄肉部４１４よりも板厚が厚くなっている。また、薄肉部４１４は、中心軸Ａを中心として上流側内管４１１を一周するように形成されている。【００５３】
このように構成された電気加熱式触媒１１では、上流側内管４１１のほうが、下流側内管４２よりも熱容量が大きくなる。このため、減速中の燃料カット時など排気の温度が低下した場合であっても、上流側内管４１１の温度が低下することが抑制される。また、排気の温度が低下した場合には、上流側内管４１１の上流側ほど温度低下の度合いが大きく、下流側ほど温度低下の度合いが小さくなる。したがって、排気の温度が低下したときには、上流側内管４１１の上流側端部において温度低下が顕著になる。マット６と接している部位における上流側内管４１１では、触媒担体３から熱を受けるため、温度の低下が抑制される。このため、上流側内管４１１がマット６から突出していても、このマット６から突出している部位には、マット６と接している部位からの熱が伝わる。しかし、熱が上流側内管４１１の上流側端部まで伝わると、この熱が温度の低い排気により奪われてしまうため、上流側内管４１１の全体の温度が低くなる虞がある。そうすると、上流側内管４１１に付着したＰＭの酸化が困難となる。【００５４】
これに対し、薄肉部４１４を設けることにより、該薄肉部４１４においては断面積が小さくなるため、熱の移動を制限することができる。すなわち、薄肉部４１４よりも下流側において上流側内管４１１の温度が低下することを抑制できる。これにより、薄肉部４１４よりも下流側では、燃料カット時においてＰＭを酸化可能な時間を長くすることができる。薄肉部４１４よりも上流側の内管４１０でＰＭが堆積したとしても、薄肉部４１４よりも下流側の内管４１０にＰＭが付着していなければ、内管４１０の表面を電気が流れることを抑制できる。【００５５】
また、下流側内管４２を相対的に薄くし、且つ、下流側内管４２には薄肉部を設けないことで、質量の増加及びコストアップを抑制できる。【００５６】
なお、図３に示す電気加熱式触媒１１は、上流側内管４１１の外周面側の一部を凹ませることにより薄肉部４１４を形成しているが、上流側内管４１１の内周面側の一部を凹ませることにより薄肉部を形成してもよい。また、上流側内管４１１の外周面側及び内周面側の一部を凹ませることにより薄肉部を形成してもよい。また、薄肉部は複数設けてもよい。さらに、薄肉部は、上流側内管４１１を一周していなくてもよい。薄肉部４１４の位置や形状は、該薄肉部４１４よりも下流側の内管４１０に付着したＰＭを酸化可能な位置や形状として実験的に求めることもできる。【００５７】
以上説明したように本実施例によれば、下流側内管４２よりも上流側内管４１１の板厚を厚くすることにより、燃料カット時の上流側内管４１１の温度低下を抑制することができる。また、薄肉部４１４を設けたことにより、燃料カット時において上流側内管４１１の全体の温度が低下することを抑制できる。これにより、内管４１０に付着したＰＭの酸化を促進させることができるため、ケース５に電気が流れることを抑制できる。
【実施例４】
【００５８】
図４は、本実施例４に係る電気加熱式触媒１２の概略構成を示す図である。実施例１−３に示す電気加熱式触媒１，１０，１１と異なる点について説明する。なお、実施例１−３に示す電気加熱式触媒１，１０，１１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。【００５９】
図４に示す内管４１０では、電極７よりも上流側と下流側とで厚さが異なる。すなわち、電極７よりも上流側に設けられる上流側内管４１１の板厚Ｌ３ほうが、電極７よりも下流側に設けられる下流側内管４２の板厚Ｌ４よりも厚くなっている。また、上流側内管４１１のマット６から突出している部位において、該上流側内管４１１の板厚が薄くなる薄肉部４１４を設けている。そして、上流側内管４１１と触媒担体３との距離Ｌ１は、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２よりも短くなっている。【００６０】
このように構成された電気加熱式触媒１２では、上流側内管４１１のほうが、下流側内管４２よりも熱容量が大きくなる。このため、減速中の燃料カット時など排気の温度が低下した場合であっても、上流側内管４１１の温度が低下することが抑制される。また、薄肉部４１４を設けることにより、該薄肉部４１４において上流側内管４１１の断面積を小さくすることができるため、熱の移動を制限することができる。すなわち、薄肉部４１４よりも下流側において上流側内管４１１の温度が低下することを抑制できる。【００６１】
また、上流側内管４１１と触媒担体３との距離Ｌ１が、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２よりも短いことにより、燃料カット時に該上流側内管４１１の温度が低下することを抑制できる。【００６２】
以上より、燃料カット時においてＰＭを酸化可能な時間を長くすることができる。これにより、内管４１０にＰＭが堆積することを抑制できる。また、下流側内管４２の板厚を相対的に薄くし、下流側内管４２と触媒担体３との距離Ｌ２を相対的に長くし、下流側内管４２には薄肉部を設けないことにより、コストアップを抑制できる。
【実施例５】
【００６３】
図５は、本実施例５に係る電気加熱式触媒１３の概略構成を示す図である。実施例３に示す電気加熱式触媒１１と異なる点について説明する。なお、実施例３に示す電気加熱式触媒１１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。【００６４】
ここで、実施例３に示す電気加熱式触媒１１のように、上流側内管４１１の板厚を厚くすると、該上流側内管４１１とケース５との距離が短くなる虞がある。そして、この距離が短くなると、上流側内管４１１とケース５との間で放電が起こる虞がある。【００６５】
これに対し図５に示す電気加熱式触媒１３では、マット６の上流端よりも上流側と下流側とで、上流側内管４２１の直径が異なる。すなわち、上流側内管４２１に設けられるテーパ部４２４において、下流側ほど上流側内管４２１の直径が大きくなる。これにより、マット６の上流端よりも上流側では、下流側よりも、上流側内管４２１とケース５との距離Ｌ５が長くなる。これにより、上流側内管４２１の板厚を厚くしても、上流側内管４２１とケース５との間で放電が起こることを抑制できる。なお、他の実施例に示した電気加熱式触媒であっても、テーパ部４２４を設けることにより、放電を抑制できる。
【実施例６】
【００６６】
図６は、本実施例６に係る電気加熱式触媒１４の概略構成を示す図である。実施例１に示す電気加熱式触媒１と異なる点について説明する。なお、実施例１に示す電気加熱式触媒１と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。【００６７】
なお、図６に示す電気加熱式触媒１４は、上流側内管４１の直径と下流側内管４２の直径とは同じであるが、異なっていてもよい。また、上流側内管４１の板厚と下流側内管４２の板厚とも同じであるが、異なっていてもよい。【００６８】
そして、マット６の上流端側に断熱部６１が設けられている。なお、この断熱部６１は、電極室９の周りには設けない。また、電極７よりも下流側にも断熱部６１は設けない。【００６９】
断熱部６１は、中心軸Ａを中心とした筒状に形成されており、上流側内管４１の外周面に沿って設けられる。また、断熱部６１とケース５との間には、マット６が設けられている。断熱部６１には、マット６よりも断熱性の高い材料を採用する。すなわち、断熱部６１は、マット６よりも熱伝導率が低い。【００７０】
このように構成された電気加熱式触媒１４では、内管４の熱が、マット６を介してケース５へ伝わることを断熱部６１により抑制できる。また、断熱部６１を電極室９の周りには設けていないため、内管４から電極室９へ熱を供給することができる。これにより、電極室９内の水の蒸発を促進させることができる。【００７１】
また、下流側内管４２は温度が下がりにくいため、電極７よりも下流側には断熱部６１を設けていない。これにより、コストアップを抑制できる。【００７２】
なお、断熱部６１は、上記実施例１−５に係る電気加熱式触媒１，１０，１１，１２，１３においても設けることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１     電気加熱式触媒
２     排気管
３     触媒担体
４     内管
５     ケース
６     マット
７     電極
８     絶縁材
９     電極室
４１   上流側内管
４２   下流側内管
４３   絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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