(57)【要約】【課題】凝縮水による漏電パスの形成を防止或いは抑制でき、同時に触媒部間の位置決め容易化を図ることが可能な内燃機関の触媒装置を提供する。【解決手段】内燃機関の触媒装置１Ａは、外筒２と、外筒２内に第１のマット５を介して保持された電気加熱式触媒部３と、電気式触媒部３の下流側で外筒２内に第２のマット６を介して保持された下流側触媒部４と、第１および第２のマット５、６間に、電気加熱式触媒部３および下流側触媒部４に接触した状態で設けられ、下方部７ａ内側が上方部７ｂ内側よりも径方向内側に延びた筒状の形状を有するスペーサ７Ａとを備える。外筒２の内面には絶縁材が塗布されている。スペーサ７Ａには例えば絶縁性マットを適用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、
前記外筒内に第１のマットを介して保持された電気加熱式触媒部と、
前記電気加熱式触媒部の下流側で前記外筒内に第２のマットを介して保持された下流側触媒部と、
前記第１および第２のマット間に、前記電気加熱式触媒部および前記下流側触媒部に接触した状態で設けられ、下方部内側が上方部内側よりも径方向内側に延びた筒状の形状を有するスペーサとを備える内燃機関の触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通電により加熱可能な電気加熱式触媒部を備えた触媒装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、電気加熱式触媒部の下流側に下流側触媒部を備える電気加熱式触媒装置が開示されている。特許文献２では、薄型ハニカム体を挿入した中間外筒をリテーナで保持するタンデム型メタル担体が開示されている。特許文献３では、軸線方向に複数個に分割されたモノリス触媒の間隔を保持するためのスペーサを備えるモノリスコンバータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１４８８号公報
【特許文献２】実開平６−８０８１４号公報
【特許文献３】実開昭６３−７９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１が開示するように、電気加熱式触媒部と下流側触媒部とは、例えば絶縁性を有する共通のマットを介して外筒に保持することができる。ところが、排気には水分が含まれている。このためこの場合には、電気加熱式触媒部から非絶縁部位に通じる漏電パスが凝縮水によってマットに形成される虞がある。結果、電気加熱式触媒部への通電時に漏電が発生する虞がある。
【０００５】
電気加熱式触媒部および下流側触媒部間には、熱応力による基材割れの発生を回避するために、適切な間隔が必要となる。そして、そのための位置決めにも、熱応力による基材割れの発生を回避するための工夫が必要となる。具体的には例えば、適切な間隔を確保するために圧入代の管理が必要となる。このため、電気加熱式触媒部および下流側触媒部間の位置決めは必ずしも容易ではない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、凝縮水による漏電パスの形成を防止或いは抑制でき、同時に触媒部間の位置決め容易化を図ることが可能な内燃機関の触媒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は外筒と、前記外筒内に第１のマットを介して保持された電気加熱式触媒部と、前記電気加熱式触媒部の下流側で前記外筒内に第２のマットを介して保持された下流側触媒部と、前記第１および第２のマット間に、前記電気加熱式触媒部および前記下流側触媒部に接触した状態で設けられ、下方部内側が上方部内側よりも径方向内側に延びた筒状の形状を有するスペーサとを備える内燃機関の触媒装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、凝縮水による漏電パスの形成を防止或いは抑制でき、同時に触媒部の位置決め容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【図２】実施例２の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【図３】実施例３の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【図４】実施例４の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【図５】実施例５の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【図６】実施例６の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【図７】実施例７の内燃機関の触媒装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は内燃機関の触媒装置（以下、触媒装置と称す）１Ａの概略構成図である。図１では、触媒装置１Ａの断面図とともにスペーサ７Ａの正面図を示す。触媒装置１Ａは外筒２と、電気加熱式触媒部３と、下流側触媒部４と、第１のマット５と、第２のマット６と、スペーサ７Ａとを備えている。外筒２は、内燃機関の排気管の一部を構成する。外筒２は導電性を有している。外筒２の内面には絶縁材が塗布されている。絶縁材は例えばガラスコートである。
【００１２】
外筒２内には、電気加熱式触媒部３が保持されている。電気加熱式触媒部３は通電により発熱することで、加熱される。電気加熱式触媒部３は、具体的には通電発熱性基材と金属触媒とを有して構成されている。通電発熱性基材は、通電により発熱する材料から形成され、排気を流通可能としている。通電発熱性基材には、通電により加熱可能な非金属材または金属材からなるセル構造の多孔質体を適用できる。多孔質体は規則的なセル構造を有していてもよく、不規則なセル構造を有していてもよい。金属触媒は通電発熱性基材の表面に担持されている。金属触媒には適宜の金属が適用されてよい。
【００１３】
外筒２内には、下流側触媒部４が保持されている。下流側触媒部４は電気加熱式触媒部３以外の形態の触媒であり、具体的には三元触媒である。下流側触媒部４にはその他の形態の触媒が適用されてもよい。触媒部３、４の外径は同じ大きさに設定されている。電気加熱式触媒部３は第１のマット５を介して、下流側触媒部４は第２のマット６を介して外筒２内に保持されている。マット５、６は保持部材であり、絶縁性を有している。第１のマット５の全長は、電気加熱式触媒部３の全長に合わせて設定されている。第２のマット６の全長は下流側触媒部４の全長に合わせて設定されている。マット５、６にはセラミック繊維製のマット（例えばアルミナ製のマット）を適用できる。
【００１４】
スペーサ７Ａは、マット５、６間に設けられている。スペーサ７Ａは、電気加熱式触媒部３および下流側触媒部４に接触した状態で設けられている。具体的には、スペーサ７Ａは触媒部３、４の端面それぞれに接触した状態で設けられている。スペーサ７Ａは筒状の形状を有している。スペーサ７Ａは絶縁性を有している。スペーサ７Ａには、触媒部３、４の基材に熱応力がかかり難い絶縁性マット（例えばセラミック繊維製のマット）を適用できる。
【００１５】
スペーサ７Ａは具体的には、触媒部３、４の外径よりも径方向内側に延びた下方部７ａおよび上方部７ｂを備えている。下方部７ａ内側は上方部７ｂ内側よりも径方向内側に延びている。下方部７ａは使用状態（例えば内燃機関とともに車両に設けられた状態）において下方に位置する部分であり、上方部７ｂはその反対である。スペーサ７Ａは、下方部７ａおよび上方部７ｂ以外の部分では、触媒部３、４の外径よりも大きな内径を有する円筒状の形状に形成されている。当該内径は触媒部３、４の外径とほぼ同等であってよい。
【００１６】
排気に含まれる水分は、外筒２内で凝縮して下方に溜まり易いところ、触媒装置１Ａでは下方部７ａのボリュームを大きくしている。このため、触媒装置１Ａはマット５、６間で凝縮水が繋がった状態になることを抑制できる。結果、凝縮水による漏電パスの形成を抑制できる。同時に触媒装置１Ａは、スペーサ７Ａで触媒部３、４の位置決め容易化を図ることもできる。また、スペーサ７Ａが絶縁性マットであれば、スペーサ７Ａに起因する触媒部３、４の基材割れの発生も防止或いは抑制できる。
【実施例２】
【００１７】
図２は触媒装置１Ｂの概略構成図である。図２では、触媒装置１Ｂの断面図とともにスペーサ７Ｂおよびリング部材８の正面図と側面図とを示す。触媒装置１Ｂはスペーサ７Ａの代わりにスペーサ７Ｂを備えている。また、リング部材８をさらに備えている。これらの点以外、触媒装置１Ｂは触媒装置１Ａと実質的に同一である。スペーサ７Ｂは次に説明する点以外、スペーサ７Ａと実質的に同一である。
【００１８】
スペーサ７Ｂは触媒部３、４の外径よりも小さな内径を有している。スペーサ７Ｂは絶縁性を有していない。スペーサ７Ｂは絶縁性を有していてもよい。リング部材８はスペーサ７Ｂに両側から隣接して設けられている。リング部材８は絶縁性および遮水性を有している。リング部材８には例えば絶縁性および遮水性を有するセラミックを適用できる。リング部材８は触媒部３、４の外径よりも大きな内径を有している。リング部材８の内径は、触媒部３、４の外径とほぼ同等の大きさであってよい。なお、スペーサ７Ｂの代わりにスペーサ７Ａを適用することは可能である。
【００１９】
触媒装置１Ｂでは、リング部材８がマット５、６間で凝縮水が繋がることを阻止する。結果、漏電パスが形成されることを防止できる。リング部材８は、触媒部３、４の外径よりも大きな内径を有することで、スペーサ７Ｂと触媒部３、４との接触も可能にする。このため、触媒装置１Ｂはスペーサ７Ｂによって触媒部３、４の位置決め容易化を図ることもできる。触媒装置１Ｂは、触媒部３、４とリング部材８との接触を避けることで、触媒部３、４の基材割れも防止できる。
【実施例３】
【００２０】
図３は触媒装置１Ｃの概略構成図である。図３では、触媒装置１Ｃの断面図とともに、スペーサ７Ｃの正面図を示す。触媒装置１Ｃはスペーサ７Ｂの代わりにスペーサ７Ｃを備える点と、リング部材８を備えていない点以外、触媒装置１Ｂと実質的に同一である。スペーサ７Ｃは絶縁性を有する点以外、スペーサ７Ｂと実質的に同一である。触媒装置１Ｃはスペーサ７Ｃによって漏電パスの形成を抑制できる。また、スペーサ７Ｃによって触媒部３、４の位置決め容易化を図ることができる。
【実施例４】
【００２１】
図４は触媒装置１Ｄの概略構成図である。図４では、触媒装置１Ｄの断面図とともに、スペーサ７Ｄの正面図を示す。触媒装置１Ｄはスペーサ７Ｃの代わりにスペーサ７Ｄを備える点以外、触媒装置１Ｃと実質的に同一である。スペーサ７Ｄは以下に示す点以外、スペーサ７Ｃと実質的に同一である。
【００２２】
すなわち、スペーサ７Ｄは、触媒部３、４の外径よりも径方向内側に延びた複数の突起部である突起部７ｃから７ｆを備えている。スペーサ７Ｄでは、突起部７ｃから７ｆ以外の部分は、触媒部３、４の外径よりも大きな内径を有する円筒状の形状に形成されている。突起部７ｃから７ｆのうちいずれかの突起部である突起部７ｃは、下方に配置されている。突起部７ｃから７ｆは周方向に沿って均等に配置されている。触媒装置１Ｄは突起部７ｃによって漏電パスの形成を抑制できる。また、突起部７ｃから７ｆで触媒部３、４の位置決め容易化を図ることができる。
【実施例５】
【００２３】
図５は触媒装置１Ｅの概略構成図である。触媒装置１Ｅはスペーサ７Ｃの代わりにスペーサ７Ｅを備える点以外、触媒装置１Ｃと実質的に同一である。スペーサ７Ｅは次に示す点以外、スペーサ７Ｃと実質的に同一である。すなわち、スペーサ７Ｅは上流側から下流側に向かって末広がりとなるテーパ状の内面形状を有している。スペーサ７Ｅでは、両端部の内径それぞれが、触媒部３、４の外径よりも小さく設定されている。同様の変更はスペーサ７Ａ、７Ｂ、７Ｄにおいて、少なくとも円筒状に形成された部分の内面にも適用できる。触媒装置１Ｅは、スペーサ７Ｅによってさらに圧力損失の発生を抑制できる。
【実施例６】
【００２４】
図６は触媒装置１Ｆの概略構成図である。触媒装置１Ｆはスペーサ７Ｃの代わりにスペーサ７Ｆを備える点以外、触媒装置１Ｃと実質的に同一である。スペーサ７Ｆは次に示す点以外、スペーサ７Ｃと実質的に同一である。すなわち、スペーサ７Ｆは中心軸線を含む断面で径方向内側に円弧状に隆起した内面形状を有している。スペーサ７Ｆでは、両端部の内径それぞれが、触媒部３、４の外径よりも小さく設定されている。同様の変更はスペーサ７Ａ、７Ｂ、７Ｄにおいて、少なくとも円筒状に形成された部分の内面にも適用できる。触媒装置１Ｆは、スペーサ７Ｆによってさらに触媒部３、４にかかる熱応力を抑制できる。
【実施例７】
【００２５】
図７は触媒装置１Ｇの概略構成図である。触媒装置１Ｇは次に説明する点以外、触媒装置１Ａと実質的に同一である。すなわち、触媒装置１Ｇは第１のマット５の代わりに第１および第２の部分マット５ａ、５ｂを備えている。また、第２のマットの代わりに第３および第４の部分マット６ａ、６ｂを備えている。触媒装置１Ｇはマット５、６のうち少なくともいずれかがこのように変更された構成であってもよい。同様の変更は触媒装置１Ｂから１Ｆにも適用できる。
【００２６】
部分マット５ａ、５ｂは全長がともに電気加熱式触媒部３の全長よりも短くなっている。部分マット５ａ、５ｂは間に空間Ｓ１が形成されるように設けられている。具体的には、部分マット５ａ、５ｂは電気加熱式触媒部３の両端部を保持するように設けられている。部分マット６ａ、６ｂは全長が下流側触媒部４の全長よりも短くなっている。部分マット６ａ、６ｂは間に空間Ｓ２が形成されるように設けられている。具体的には、部分マット６ａ、６ｂは下流側触媒部４の両端部をそれぞれ保持するように設けられている。部分マット５ａ、５ｂと部分マット６ａ、６ｂとはともに絶縁性を有している。
【００２７】
触媒装置１Ｇは第１の部分マット５ａに凝縮水が浸入しても、第１の部分マット５ａから第２の部分マット５ｂに凝縮水が浸入し難くすることができる。部分マット６ａ、６ｂについても同様である。このため、触媒装置１Ｇは凝縮水による漏電パスの形成を好適に防止或いは抑制できる。
【００２８】
触媒装置１Ｇは、空間Ｓ１によって電気加熱式触媒部３の保温性を高めることができる。また、空間Ｓ２によって下流側触媒部４の保温性を高めることができる。空間Ｓ１、Ｓ２は、触媒部３、４の保温性を高めることで、漏電パスを形成しようとする凝縮水の蒸発を促進できる。結果、触媒装置１Ｇの絶縁性を高める効果を発揮することで、凝縮水による漏電パスの形成を好適に防止或いは抑制できる。
【００２９】
空間Ｓ１、Ｓ２には絶縁性を有する保温材がさらに設けられてもよい。この場合、触媒部３、４の保温性をさらに高めることで、触媒装置１Ｇの絶縁性をさらに高めることができる。触媒装置１Ｇは外筒２の内面に絶縁材を塗布することでも、触媒部３、４の保温性を高めることができる。
【００３０】
上記実施形態は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
触媒装置          １Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ
外筒              ２
電気加熱式触媒部  ３
下流側触媒部      ４
第１のマット      ５
第２のマット      ６
スペーサ          ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ
【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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【図７】
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