(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱体と、
前記発熱体に通電可能に構成された一対の電極と、
前記発熱体を収容する筒状の部材である第１ケースと、
前記第１ケースを収容する筒状の部材である第２ケースと、
電気絶縁材料からなる緩衝材である第１保持部材及び第２保持部材と、
を備え、
前記第１保持部材は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２保持部材は前記第１ケースと前記第２ケースとの間に挟持されている、
電気加熱式触媒装置であって、
前記電気加熱式触媒装置の使用時の状態である第１状態における排気の流れである排気流における前記発熱体よりも上流側の領域である第１領域において、
前記第２ケースは、筒状の部材である導入管を内部に備え、
前記導入管は、前記導入管の前記排気流における下流側の端部よりも前記排気流における上流側の所定の位置である接合位置において全周に亘って前記第２ケースと接合されており且つ前記接合位置よりも前記排気流における下流側の領域においては前記第２ケースから離隔しており、
前記第１ケースの前記排気流における上流側の端部は、前記第２ケースと前記導入管との間の空間において、前記導入管の前記排気流における下流側の端部よりも前記排気流における上流側であり且つ前記接合位置よりも前記排気流における下流側である所定の位置まで延在しており、
電気絶縁材料からなる環状の緩衝材である封止部材が、前記第１ケースと前記第２ケースとの間に挟持されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電気加熱式触媒装置において、
前記第２保持部材の前記排気流における上流側の端部が、前記第１ケースと前記第２ケースとの間の前記第１領域に含まれる位置にまで延在して前記封止部材を構成している、
電気加熱式触媒装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された電気加熱式触媒装置であって、
前記第１ケースの前記封止部材に対向する外周面及び前記第２ケースの前記封止部材に対向する内周面の両方又は何れか一方に電気絶縁材料からなる層である絶縁層が形成されている、
電気加熱式触媒装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３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、
筒状の部材である本体部材及び前記本体部材の前記排気流における上流側の端部に接合された一体式の筒状の部材である上流部材を含む複数の部材によって前記第２ケースが構成されており、
前記本体部材は、前記本体部材の軸周りに分割された複数の樋状の部材である本体部構成部材によって構成されており、
複数の前記本体部構成部材の各々は、前記本体部材の周方向における両端にフランジ部を備え、隣接する前記本体部構成部材同士が前記フランジ部において接合されており、
前記本体部材の前記排気流における上流側の端部の内周面と前記上流部材の前記排気流における下流側の端部の外周面とが接合されており、
前記第１ケースと前記上流部材との間に前記封止部材が挟持されている、
電気加熱式触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱式触媒装置に関する。より具体的には、本発明は、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することが可能な電気加熱式触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気には、例えば煤等からなる粒子状物質（ＰＭ）、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ：ＨｙｄｒｏＣａｒｂｏｎ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の特定物質が含まれる。そこで、地球環境保護等の観点から、例えばＰＭを捕集するガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等のフィルタ並びに酸化触媒（ＯＣ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）、三元触媒（ＴＷＣ：Ｔｈｒｅｅ−Ｗａｙ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）及び選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）等の排気浄化触媒等の排気処理ユニットを含む排気処理装置を内燃機関の排気流路に介装して、これらの特定物質を除去することが広く行われている。
【０００３】
ところで、排気浄化触媒が所定の活性化温度に到達していない場合、当該排気浄化触媒は十分な触媒作用を発揮することができず、排気浄化機能が低下する。従って、例えば、冷間時における内燃機関の始動（冷間始動）を行った場合及びハイブリッド車両等において内燃機関の稼働頻度が低い場合等、排気浄化触媒の温度が十分に高まっていない場合においては、排気浄化触媒の温度が活性化温度に到達していないために所期の排気浄化機能を発揮することが困難となる虞がある。
【０００４】
そこで、当該技術分野においては、一対の電極を介して通電することによって発熱して排気浄化触媒を加熱する発熱体を備える排気処理装置である電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｈｅａｔｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）が知られている。このようなＥＨＣは、例えば、排気浄化触媒を担持する担体の上流側に配設された別個の発熱体によって排気を加熱し、このようにして加熱された排気によって排気浄化触媒を加熱するように構成することができる。或いは、このようなＥＨＣにおいては、例えば、排気浄化触媒を発熱体に担持させて（即ち、通電によって発熱する担体に排気浄化触媒を担持させて）排気浄化触媒と発熱体とを一体的に構成することもできる。何れの構成においても、ＥＨＣによれば、発熱体によって排気浄化触媒を加熱して排気浄化触媒の温度の活性化温度への到達を早め、結果として内燃機関の温度が低い場合における当該内燃機関からの上述した特定物質の放出（コールドエミッション）を低減することができる。
【０００５】
ところで、上記のような構成を有するＥＨＣにおいては、例えば排気に含まれるＰＭの堆積により発熱体を収容する金属製のケースと発熱体とが電気的に短絡されて電極からケースへの漏電が生ずることを防止することを目的とする様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、筒状のケースと柱状の発熱体とこれらの間に挟持された絶縁材料からなるマット（保持部材）によって構成されるＥＨＣにおいて、下流側の端部がマットと接触し且つケースの発熱体よりも上流側の領域に排気の流れの中に突出する筒状の部材（内管）を設けることが開示されている。これによれば、排気及びマットからの熱により内管を加熱し且つケースと内管との間の空間によりケースへの伝熱を低減して内管を高い温度に維持することにより、内管に付着したＰＭの酸化を促進して、ケースと発熱体との短絡を低減することができる。
【０００６】
更に、特許文献２には、上記と同様の構成を有するＥＨＣにおいて、排気管の下流側の端部を内管（に相当する部材）の内側にまで延在させて内管との間に所定の隙間を空けて軸方向において内管とオーバーラップさせ且つ当該隙間を狭める隆起部を設けることにより、外管と内管との間の空間への排気の侵入及びＰＭの堆積を低減する発明が開示されている。具体的には、図９に示すように、排気管３０１の下流側の端部をケース３０２の上流側の部分の内側にまで延在させてオーバーラップ領域を設けると共に隆起部３０３を設けることにより、空間３０４への排気の侵入及びＰＭの堆積を低減することができる。
【０００７】
しかしながら、上記のような構成においても、例えば保持部材の上流側の端部にＰＭ等が堆積することによりケースと発熱体とが短絡されてケースへの漏電に繋がる虞がある。更に、内燃機関から排出される排気には水蒸気が含まれるため、ケースと発熱体との間に挟持された保持部材の内部、当該保持部材とケースとの間及び当該保持部材と発熱体との間等に凝縮水が侵入し滞留する場合がある。このように凝縮水が滞留した場合もまた、ケースと発熱体との間の絶縁抵抗が低下して、ケースへの漏電に繋がる虞がある。
【０００８】
そこで、当該技術分野においては、ケースの全体を外管と内管とによって構成される二重管構造とし、外管と内管との間及び内管と発熱体との間に保持部材をそれぞれ挟持することにより、ケース内の所定の位置に発熱体を保持することが知られている。このような二重管構造によれば、外管と内管との間及び内管と発熱体との間の両方が短絡されない限り、外管と発熱体との間が短絡されないので、外管と発熱体との間の電気的絶縁をより確実に維持して、外管への漏電をより確実に防止することができる。
【０００９】
しかしながら、上記のような二重管構造を有するＥＨＣにおいても、排気に含まれる水分の凝縮により発生する凝縮水によって両方の保持部材が湿潤されたり、発熱体と内管との間及び内管と外管との間の両方を導通させるようにＰＭが堆積したりする可能性は低いながらも存在する。この場合、結果として発熱体と外管との間の絶縁抵抗が低下してＥＨＣの外部への漏電に繋がる虞がある。
【００１０】
尚、上記のような短絡をより確実に低減することを目的として、内管並びに外管の保持部材と接触する面及びＰＭの堆積が予想される面に絶縁層を設けることが考えられる。しかしながら、絶縁層は例えばアルミナ及びガラス等のセラミック材料によって構成されることが一般的であり、一般的な内管及び外管の構成材料である金属等と比較して、保持部材との摩擦係数がより小さい。従って、例えば排気の流速が大きい場合及び発熱体の横断面が大きい場合等、排気の流れから発熱体が受ける力が大きい場合において保持部材が滑り、発熱体が下流側に移動してしまう虞がある。その結果、電極の構成によっては、発熱体への確実な通電を確保することが困難となる等の問題が生ずる虞がある。また、上記のような材料によって構成される絶縁材料は高価であり且つ脆いため、例えばＥＨＣの製造コストの増大及びハンドリング性の悪化等の問題に繋がる虞もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−１８５５７３号公報
【特許文献２】特許第６０３６７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、当該技術分野においては、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することが可能な電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための手段として、内管の端部を上流側に向かって延在させると共にＥＨＣの上流側の排気の入口から内管の内側にまで延在する筒状の部材（以降、「導入管」と称呼される場合がある。）を設けて所謂「ラビリンス構造」を形成することが考えられる。これによれば、外管と内管との間に挟持された保持部材の上流側の端部に排気が到達するまでの経路を長くすることができ、結果として外管と内管との短絡が発生する可能性を低減することができる。更に、上述した特許文献２に記載されたＥＨＣのように、導入管、内管及び／又は外管に隆起部を設けて排気の経路を狭めることにより、上記ラビリンス構造の内部への排気の侵入及びＰＭの堆積を低減することができる。
【００１４】
しかしながら、ＥＨＣが組み込まれる装置又は設備（例えば、自動車等）においてＥＨＣが占めることができる空間には限りがあることから、ＥＨＣには常に小型化が要請されており、上記ラビリンス構造における導入管、内管及び外管の間の隙間は自ずと小さい。従って、上記のように隆起部を設けて導入管又は外管と内管との間の隙間が狭められているＥＨＣにおいては、発熱体と内管との短絡が発生した場合に、導入管又は外管と内管との間において隆起部を起点とする放電が起こる虞がある。その結果、発熱体と外管との間の絶縁抵抗が低下してＥＨＣの外部への漏電に繋がる可能性がある。
【００１５】
また、上記のような隆起部を設けない場合においても、例えばＥＨＣの設計上の制約等により、導入管又は外管と内管との間の隙間が狭い箇所を設けざるを得ない場合がある。更に、例えばＥＨＣの集成時における組み付け誤差等に起因して導入管又は外管と内管との間の隙間が狭い箇所が生ずる可能性も危惧される。このような場合においても導入管又は外管と内管との間の隙間が狭い箇所において放電が起こり、結果として発熱体と外管との間の絶縁抵抗が低下してＥＨＣの外部への漏電に繋がる虞がある。
【００１６】
上記課題に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、二重管構造を有するケースにおいて、上述したような導入管、内管及び外管によって構成されるラビリンス構造を設けると共に導入管又は外管と内管との間の隙間が狭い箇所及び／又は当該隙間が狭くなる可能性が高い箇所に電気絶縁材料からなる環状の部材を挟持することにより、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することができることを見出した。
【００１７】
即ち、本発明に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「本発明ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）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、発熱体を収容する筒状の部材である第１ケース（内管）と、第１ケースを収容する筒状の部材である第２ケース（外管）と、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１保持部材及び第２保持部材と、を備えるＥＨＣである。第１保持部材は発熱体と第１ケースとの間に挟持されており、第２保持部材は第１ケースと第２ケースとの間に挟持されている。
【００１８】
更に、本発明ＥＨＣにおいては、本発明ＥＨＣの使用時の状態である第１状態における排気の流れである排気流における発熱体よりも上流側の領域である第１領域において、以下に列挙する（１）乃至（４）の要件が満たされている。
【００１９】
（１）第２ケースは、筒状の部材である導入管を内部に備える。
（２）導入管は、導入管の排気流における下流側の端部よりも排気流における上流側の所定の位置である接合位置において全周に亘って第２ケースと接合されており且つ接合位置よりも排気流における下流側の領域においては第２ケースから離隔している。
（３）第１ケースの排気流における上流側の端部は、第２ケースと導入管との間の空間において、導入管の排気流における下流側の端部よりも排気流における上流側であり且つ第２ケースと導入管との接合位置よりも排気流における下流側である所定の位置まで延在している。
（４）電気絶縁材料からなる環状の緩衝材である封止部材が、第１ケースと第２ケースとの間に挟持されている。
【００２０】
また、第２保持部材の排気流における上流側の端部が、第１ケースと第２ケースとの間の第１領域に含まれる位置にまで延在して封止部材を構成していてもよい。更に、第１ケースの封止部材に対向する外周面及び第２ケースの封止部材に対向する内周面の両方又は何れか一方に電気絶縁材料からなる層である絶縁層が形成されていてもよい。
【００２１】
もう１つの態様に係る本発明ＥＨＣにおいて、筒状の部材である本体部材及び本体部材の排気流における上流側の端部に接合された一体式の筒状の部材である上流部材を含む複数の部材によって第２ケースが構成されている。この場合、本体部材は、本体部材の軸周りに分割された複数の樋状の部材である本体部構成部材によって構成されている。また、複数の本体部構成部材の各々は、本体部材の周方向における両端にフランジ部を備え、隣接する本体部構成部材同士がフランジ部において接合されている。更に、本体部材の排気流における上流側の端部の内周面と上流部材の排気流における下流側の端部の外周面とが接合されている。加えて、第１ケースと上流部材との間に封止部材が挟持されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明ＥＨＣにおいては、導入管、第１ケース及び第２ケースによってラビリンス構造が形成されている。従って、第１ケースと第２ケースとの間に挟持された第２保持部材の上流側の端部に排気が到達するまでの経路を長くすることができ、結果として第１ケースと第２ケースとの短絡が発生する可能性を低減することができる。また、ラビリンス構造における第１ケースと第２ケースとの間に封止部材が挟持されているので、少なくとも封止部材が設けられている箇所における第１ケースと第２ケースとの短絡を低減することができる。更に、封止部材の挟持により第１ケースと第２ケース及び導入管との位置関係が適正に固定されるので、例えばＥＨＣの集成時における組み付け誤差等に起因して導入管又は第２ケースと第１ケースとの間の隙間が狭い箇所が生ずる可能性を低減することができる。これらの効果により、本発明ＥＨＣによれば、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することができる。
【００２３】
一方、もう１つの態様に係る本発明ＥＨＣにおいては、第２ケースの本体部材の上流側に接合された一体式の筒状の部材である上流部材と第１ケースとの間に封止部材が挟持されている。従って、第２ケースの本体部材の上流側において第１ケースと第２ケースとの間の隙間が封止部材によって全周に亘って封止される。その結果、もう１つの態様に係る本発明ＥＨＣによれば、第２ケースの本体部材が所謂「クラムシェル構造」を有し且つ各々の本体部構成部材が備えるフランジ部の基端部の近傍において上流部材と本体部材との間に隙間が生ずる場合においても、当該隙間から排気が漏出する可能性を低減することができる。
【００２４】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気加熱式触媒装置（第１ＥＨＣ）の構成の具体例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電気加熱式触媒装置（第２ＥＨＣ）の構成の具体例を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電気加熱式触媒装置（第３ＥＨＣ）の構成の具体例を示す模式的な断面図である。
【図４】クラムシェル構造を有する第２ケースを備える第１ＥＨＣの構成の具体例を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る電気加熱式触媒装置（第４ＥＨＣ）の構成の具体例を示す模式的な断面図である。
【図６】第４ＥＨＣの構成のもう１つの具体例を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の実施例に係る電気加熱式触媒装置（実施例ＥＨＣ）の外観を示す模式的な斜視図である。
【図８】実施例ＥＨＣの構成を示す模式的な断面図である。
【図９】従来技術に係る電気加熱式触媒装置の構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
《第１実施形態》
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、第１ＥＨＣの使用時の状態である第１状態において第１ＥＨＣの内部における排気の流れである排気流における「上流側」及び「下流側」をそれぞれ意味する。
【００２７】
〈構成〉
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、発熱体を収容する筒状の部材である第１ケースと、第１ケースを収容する筒状の部材である第２ケースと、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１保持部材及び第２保持部材と、を備えるＥＨＣである。第１保持部材は発熱体と第１ケースとの間に挟持されており、第２保持部材は第１ケースと第２ケースとの間に挟持されている。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、第１ＥＨＣを構成する各要素は、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。
【００２８】
発熱体の構成及び材料は、通電により発熱することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。発熱体を形成する材料の具体例としては、例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）等のセラミック材料を挙げることができる。また、発熱体の形状は、後述するように発熱体と第１ケースとの間に介在する第１保持部材の復元力によって第１ケースの内部の所定の位置に保持されることが可能である限り、特に限定されない。典型的には、発熱体は、例えば円柱状又は角柱状（例えば、四角柱等）等の柱状の形状を有する。
【００２９】
尚、第１ＥＨＣは、例えば、排気浄化触媒を担持する担体の上流側に配設された別個の発熱体によって排気を加熱し、このようにして加熱された排気によって排気浄化触媒を加熱するように構成されていてもよい。或いは、第１ＥＨＣにおいて、例えば、通電によって発熱する担体に排気浄化触媒が担持されていてもよい（即ち、排気浄化触媒が発熱体に担持されていてもよい）。
【００３０】
一対の電極を構成する材料は、発熱体に通電可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されず、例えば金属等、電極用材料として広く使用されている材料から適宜選択することができる。また、電極の耐酸化性の向上を目的として、例えばＮｉ−Ｃｒ合金やＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ合金（但し、ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうち少なくとも一種）等の合金材料によって電極を形成したり、このような合金材料によって電極の表面を被覆したりしてもよい。
【００３１】
また、一対の電極の構造もまた、発熱体に通電可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、一対の電極は、後述する実施例において例示するように、発熱体の側面に互いに対向するように配置された一対の表面電極と当該表面電極に突設された一対の外部電極とによって構成されていてもよい。或いは、一対の電極は、発熱体の側面に互いに対向するように配置された一対の表面電極と当該表面電極の各々から発熱体よりも下流側の空間を経てＥＨＣの外部へと延在する一対の外部電極とによって構成されていてもよい。
【００３２】
第１ケースの形状及び材料は、筒状の形状を有し、その内部に発熱体を収容することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、第１ケースは、例えば円筒状又は角筒状の形状を有していてもよい。典型的には、第１ケースを形成する材料はステンレス鋼を始めとする金属であり、第１ケースの形状は円筒形である。また、第１ケースは、例えば鋼管等によって一体物として形成されていてもよく、或いは複数の構成部材を集成することによって形成されていてもよい。
【００３３】
第２ケースの形状及び材料は、筒状の形状を有し、その内部に第１ケースを収容することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、第２ケースは、例えば円筒状又は角筒状の形状を有していてもよく、その内部に第１ケースを収容する部分の横断面よりも上流側及び／又は下流側の部分の横断面がより小さくなるように形成されていてもよい。典型的には、第２ケースを形成する材料はステンレス鋼を始めとする金属であり、第２ケースの形状は円筒形である。また、第２ケースは、例えば鋼管等によって一体物として形成されていてもよく、或いは複数の構成部材を集成することによって形成されていてもよい。
【００３４】
第１保持部材の形状及び材料は、電気絶縁材料からなる緩衝材であり、発熱体と第１ケースとの間に介在して第１ケースの内部の所定の位置に復元力によって発熱体を保持することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。即ち、第１ＥＨＣにおいては、発熱体と第１ケースとの間に第１保持部材が挟持されている。
【００３５】
第２保持部材の形状及び材料は、電気絶縁材料からなる緩衝材であり、第１ケースと第２ケースとの間に介在して第２ケースの内部の所定の位置に復元力によって第１ケースを保持することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。即ち、第１ＥＨＣにおいては、第１ケースと第２ケースとの間に第２保持部材が挟持されている。
【００３６】
第１保持部材及び第２保持部材を形成する材料の具体例としては、例えばアルミナ系繊維及びアルミナ−シリカ系繊維等の無機繊維及びこのような無機繊維にバインダとしての樹脂を加えたものを挙げることができる。バインダとして使用される樹脂の具体例としては、例えば、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリビニルアルコール及びアクリル樹脂等を挙げることができる。第１保持部材を形成する材料と第２保持部材を形成する材料とは、同じであっても、異なっていてもよい。
【００３７】
更に、第１ＥＨＣにおいては、第１ＥＨＣの使用時の状態である第１状態における排気の流れである排気流における発熱体よりも上流側の領域である第１領域において、以下に列挙する（１）乃至（４）の要件が満たされている。尚、「第１ＥＨＣの使用時の状態」とは、例えば、第１ＥＨＣが組み込まれる装置又は設備（例えば、自動車等）に第１ＥＨＣが組み込まれて使用可能となっている状態を意味する。
【００３８】
（１）第２ケースは、筒状の部材である導入管を内部に備える。即ち、第２ケースの上流側の端部は第１領域に到達するように延在しており、その内部に筒状の部材である導入管が配設されている。導入管の形状及び材料は、筒状の形状を有し、第１ＥＨＣの上流側の端部から流入した排気を発熱体の上流側の端部へと導くことが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、導入管は、例えば円筒状又は角筒状の形状を有していてもよく、或いは、詳しくは後述するように、上流側から下流側へと進むにつれて縮径及び／又は拡径する形状を有する部分を含んでいてもよい。典型的には、導入管を形成する材料はステンレス鋼を始めとする金属であり、導入管の形状は円筒形である。また、導入管は、例えば鋼管等によって一体物として形成されていてもよく、或いは複数の構成部材を集成することによって形成されていてもよい。
（２）導入管は、導入管の排気流における下流側の端部よりも排気流における上流側の所定の位置である接合位置において全周に亘って第２ケースと接合されており且つ接合位置よりも排気流における下流側の領域においては第２ケースから離隔している。即ち、導入管は接合位置において第２ケースと全周に亘って接合されて固定されており、導入管の接合位置から下流側に向かって延在している部分と第２ケースとの間には上流側が閉塞され且つ下流側が開口している隙間（空間）が形成されている。典型的には、導入管は、上流側の端部において第２ケースと接合される。
【００３９】
（３）第１ケースの排気流における上流側の端部は、第２ケースと導入管との間の空間において、導入管の排気流における下流側の端部よりも排気流における上流側であり且つ第２ケースと導入管との接合位置よりも排気流における下流側である所定の位置まで延在している。即ち、第１ケースの上流側の端部もまた第１領域に到達するように延在しており、第２ケースと導入管との間に形成された二重管構造の空間の途中まで延在している。尚、第１ケースは、第２ケース及び導入管の何れとも直接的には接合されていない。その結果、第２ケースと導入管との間の空間に挿入された第１ケースによって所謂「ラビリンス構造」が形成されている。
（４）電気絶縁材料からなる環状の緩衝材である封止部材が、第１ケースと第２ケースとの間に挟持されている。即ち、封止部材は、上記ラビリンス構造における第１ケースと第２ケースとの間に挟持されて、第１ケースと第２ケースとの間の隙間を全周に亘って封止している。封止部材は、電気絶縁材料からなり且つ第１ケースと第２ケースとの間に全周に亘って介在して第１ケースと第２ケースとの間の隙間を全周に亘って封止することが可能な環状の形状を有し且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。
【００４０】
封止部材を形成する材料の具体例としては、例えばアルミナ系繊維及びアルミナ−シリカ系繊維等の無機繊維及びこのような無機繊維にバインダとしての樹脂を加えたものを挙げることができる。バインダとして使用される樹脂の具体例としては、例えば、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリビニルアルコール及びアクリル樹脂等を挙げることができる。封止部材を形成する材料と第１保持部材及び／又は第２保持部材を形成する材料とは、同じであっても、異なっていてもよい。尚、封止部材は第２保持部材のように復元力によって第１ケースを保持する必要は無いが、第１ケースと第２ケースとの間の隙間を確実に封止する観点からは、第１保持部材及び第２保持部材と同様に、圧縮に対して復元力を発現することが可能な材料によって封止部材が構成されていることが望ましい。
【００４１】
尚、上述したラビリンス構造の内部への排気の侵入及びＰＭの堆積を低減する観点からは、導入管の下流側の端部における第１ケースと導入管との間（即ち、ラビリンス構造の入口）の近傍に封止部材を配置することが望ましいと考えられる。しかしながら、このような位置に封止部材を配置すると、より高温の排気に封止部材が曝され、熱劣化等による封止部材の損傷を早める虞が高まる。このため、第１ＥＨＣにおいては、ラビリンス構造の奥側、即ち第１ケースと第２ケースとの間に封止部材が挟持される。
【００４２】
また、第１ケースの上流側の端部からの放電による第１ケースと第２ケースとの短絡を低減する観点からは、第１ケースと第２ケースとの間の空間から第１ケースと導入管との間の空間に回り込んで第１ケースの上流側の端部を覆うように封止部材を設けてもよい。このように封止部材を配設することにより第１ケースの上流側の端部からの放電による第１ケースと第２ケースとの短絡を低減することができるので、例えば、第２ケースの内周面及び／又は導入管の外周面に絶縁層を設ける必要性を低下させることができる。尚、この場合における封止部材は、第１ケースと導入管との間の空間を封止していてもよく、或いは当該空間を封止していなくてもよい。
【００４３】
図１は、第１ＥＨＣの構成の具体例を示す模式的な断面図である。具体的には、図１は、円柱状の発熱体の軸を含む平面による第１ＥＨＣの模式的な断面図である。尚、図１に示す白抜きの矢印は、第１ＥＨＣの使用時の状態である第１状態における排気の流れ方向を表す。
【００４４】
図１の（ａ）に例示する第１ＥＨＣ１０１ａは、通電により発熱する発熱体１０と、発熱体１０に通電可能に構成された一対の電極２０ａ及び２０ｂと、発熱体１０を収容する筒状の部材である第１ケース３０と、第１ケース３０を収容する筒状の部材である第２ケース４０と、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１保持部材５０及び第２保持部材６０と、を備えるＥＨＣである。第１保持部材５０は発熱体１０と第１ケース３０との間に挟持されており、第２保持部材６０は第１ケース３０と第２ケース４０との間に挟持されている。
【００４５】
上述したように、発熱体１０は円柱状の形状を有する。また、第１ケース３０及び第２ケース４０はそれぞれ発熱体１０と同軸状に配設された円筒形のステンレス鋼管である。尚、一対の電極２０ａ及び２０ｂに給電するための配線及び電源は省略されている。
【００４６】
第１ＥＨＣ１０１ａにおいては、第１ＥＨＣ１０１ａの使用時の状態である第１状態における排気の流れである排気流における発熱体１０よりも上流側の領域である第１領域（図中に示す破線Ｌ１よりも図面に向かって左側の領域）において、以下に列挙する（１）乃至（４）の要件が満たされている。
【００４７】
（１）第２ケース４０は、筒状の部材である導入管７０を内部に備える。
（２）導入管７０は、導入管７０の下流側の端部よりも上流側の所定の位置である接合位置（太い破線によって囲まれている部分Ｊ１）において全周に亘って第２ケース４０と接合されており且つ接合位置（Ｊ１）よりも下流側の領域においては第２ケース４０から離隔している。第１ＥＨＣ１０１ａが備える導入管７０は、上流側の端部において全周に亘って第２ケース４０と接合されており、接合位置から下流側へと進むにつれて縮径する形状を有する部分を含み、下流側の端部に直管状の形状を有する部分を含む。
【００４８】
（３）第１ケース３０の上流側の端部は、第２ケース４０と導入管７０との間の空間において、導入管７０の下流側の端部よりも上流側であり且つ第２ケース４０と導入管７０との接合位置（Ｊ１）よりも下流側である所定の位置まで延在している。これにより、導入管７０、第１ケース３０及び第２ケース４０からなるラビリンス構造が形成されている。
（４）電気絶縁材料からなる環状の緩衝材である封止部材８０が、第１ケース３０と第２ケース４０との間に挟持されている（斜線部を参照）。これにより、上述したような高温の排気の直撃に起因する封止部材８０の損傷を低減することができる。
【００４９】
尚、第１ＥＨＣ１０１ａの上流側の端部には、図示しない内燃機関から排出される排気の流路を構成する排気管（図示せず）が接合される。当該排気管は、第２ケース４０又は導入管７０の何れの上流側の端部に接合されてもよい。或いは、排気管の下流側の端部が導入管７０を構成してもよい。
【００５０】
ところで、第２ケースは、例えば大きい横断面を有する発熱体を収容すること等を目的として、上流側から下流側へと進むにつれて拡径する形状を有する部分を含んでいてもよい。図１の（ｂ）に例示する第１ＥＨＣ１０１ｂは、第２ケース４０の上流側に拡径部が形成されており、拡径部よりも下流側の大径部に発熱体１０及び第１ケース３０等が収容されている。第１ＥＨＣ１０１ｂにおいては、第２ケース４０の上流側の端部の横断面が第１ケース３０の上流側の端部の横断面よりも小さい。このため、第１ＥＨＣ１０１ｂにおいては、直管状の導入管７０が採用されている。直管状の導入管７０と第１ケース３０との間隔が広すぎる場合は、上流側から下流側へと進むにつれて拡径する形状を有する部分を含む導入管７０を採用して、導入管７０と第１ケース３０との間隔を好適な大きさに調整してもよい。
【００５１】
上記の点において第１ＥＨＣ１０１ｂは上述した第１ＥＨＣ１０１ａとは異なる構成を有するが、第１ＥＨＣ１０１ｂにおいても前述した（１）乃至（４）の全ての要件が第１領域において満たされている。
【００５２】
〈効果〉
以上のように、第１ＥＨＣにおいては、導入管、第１ケース及び第２ケースによってラビリンス構造が形成されている。従って、第１ケースと第２ケースとの間に挟持された第２保持部材の上流側の端部に排気が到達するまでの経路を長くすることができ、結果として第１ケースと第２ケースとの短絡が発生する可能性を低減することができる。また、ラビリンス構造における第１ケースと第２ケースとの間に封止部材が挟持されているので、少なくとも封止部材が設けられている箇所における第１ケースと第２ケースとの短絡を低減することができる。更に、封止部材の挟持により第１ケースと第２ケース及び導入管との位置関係が適正に固定されるので、例えばＥＨＣの集成時における組み付け誤差等に起因して導入管又は第２ケースと第１ケースとの間の隙間が狭い箇所が生ずる可能性を低減することができる。これらの効果により、第１ＥＨＣによれば、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することができる。
【００５３】
加えて、第１ケースと第２ケースとの間（即ち、ラビリンス構造の奥側）に封止部材が挟持されているので、上述したような高温の排気の直撃に起因する封止部材の損傷を低減することができる。更に、第２保持部材よりも上流側に封止部材が配設されているので、排気との接触に起因する第２保持部材の熱劣化等の損傷をも低減することができる。
【００５４】
《第２実施形態》
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。
【００５５】
上述した第１ＥＨＣに関する説明並びに図１及び図２からも明らかであるように、第１ケースと第２ケースとの間の隙間において、封止部材の下流側には第２保持部材が挟持されている。また、封止部材を形成する材料と第２保持部材を形成する材料とが同じであってもよい。
【００５６】
〈構成〉
そこで、第２ＥＨＣは、上述した第１ＥＨＣにおいて、第２保持部材の排気流における上流側の端部が、第１ケースと第２ケースとの間の第１領域に含まれる位置にまで延在して封止部材を構成している、ＥＨＣである。換言すれば、第２ＥＨＣにおいては、第２保持部材の上流側の端部が封止部材を兼ねている。
【００５７】
図２は、第２ＥＨＣの構成の具体例を示す模式的な断面図である。図２の（ａ）及び（ｂ）は、上述した第１ＥＨＣ１０１ａ及び１０１ｂを例示した図１の（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ対応する図である。図２の（ａ）及び（ｂ）に例示する第２ＥＨＣ１０２ａ及び１０２ｂは、第２保持部材６０の上流側の端部が第１ケース３０と第２ケース４０との間の第１領域に含まれる位置にまで延在して封止部材８０（斜線部）を構成している点を除き、それぞれ第１ＥＨＣ１０１ａ及び１０１ｂと同様の構成を有する。
【００５８】
〈効果〉
以上のように、第２ＥＨＣにおいては、第２保持部材の上流側の端部が封止部材を兼ねている。従って、第２保持部材と封止部材とを、別個の２つの部材として用意して各々を第１ケースと第２ケースとの間に挟持させるのではなく、単一の１つの部材として用意して第１ケースと第２ケースとの間に挟持させることができる。その結果、第２ＥＨＣによれば、部品点数の低減及び集成工程の簡略化により、ＥＨＣの製造コストを削減することができる。
【００５９】
《第３実施形態》
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。
【００６０】
前述したように、第１ＥＨＣ及び第２ＥＨＣを始めとする本発明ＥＨＣにおいては、導入管、第１ケース及び第２ケースによってラビリンス構造が形成されている。従って、第１ケースと第２ケースとの間に挟持された第２保持部材の上流側の端部に排気が到達するまでの経路を長くすることができ、結果として第１ケースと第２ケースとの短絡が発生する可能性を低減することができる。また、ラビリンス構造における第１ケースと第２ケースとの間に封止部材が挟持されているので、少なくとも封止部材が設けられている箇所における第１ケースと第２ケースとの短絡を低減することができる。更に、封止部材の挟持により第１ケースと第２ケース及び導入管との位置関係が適正に固定されるので、例えばＥＨＣの集成時における組み付け誤差等に起因して導入管又は第２ケースと第１ケースとの間の隙間が狭い箇所が生ずる可能性を低減することができる。これらの効果により、本発明ＥＨＣによれば、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することができる。
【００６１】
しかしながら、前述したように、内燃機関から排出される排気には水蒸気が含まれるため、ＥＨＣの構成部材の温度及び／又はＥＨＣの内部の温度によっては水蒸気が凝縮して凝縮水が生ずる場合がある。第１ケースと第２ケースとの間に挟持されている封止部材に凝縮水が侵入し滞留すると、封止部材による第１ケースと第２ケースとの間の絶縁効果が低下する。例えば排気に含まれるＰＭの堆積等に起因して発熱体と第１ケースとが短絡している場合、上記のように封止部材が凝縮水によって湿潤されることにより、第２ケースへの漏電が発生する虞がある。
【００６２】
〈構成〉
そこで、第３ＥＨＣは、上述した第１ＥＨＣ又は第２ＥＨＣであって、第１ケースの封止部材に対向する外周面及び第２ケースの封止部材に対向する内周面の両方又は何れか一方に電気絶縁材料からなる層である絶縁層が形成されている、ＥＨＣである。
【００６３】
尚、前述したように、絶縁層は例えばアルミナ及びガラス等のセラミック材料によって構成されることが一般的であり、一般的な内管及び外管の構成材料である金属等と比較して、保持部材との摩擦係数がより小さい。従って、例えば排気の流速が大きい場合及び発熱体の横断面が大きい場合等、排気の流れから発熱体が受ける力が大きい場合において保持部材が滑り、発熱体が下流側に移動してしまう虞がある。その結果、電極の構成によっては、発熱体への確実な通電を確保することが困難となる等の問題が生ずる虞がある。また、上記のような材料によって構成される絶縁材料は高価であり且つ脆いため、例えばＥＨＣの製造コストの増大及びハンドリング性の悪化等の問題に繋がる虞もある。
【００６４】
上記に鑑みれば、第３ＥＨＣにおける絶縁層の使用は必要最小限に留めることが望ましい。このような観点からは、第１ケースの外周面の封止部材に対向する領域又は第２ケースの内周面の封止部材に対向する領域の何れか一方のみに絶縁層を設けることが望ましいと言える。但し、例えば信頼性が非常に高い電気的絶縁性が求められる用途に用いられる場合等においては、第１ケースの外周面の封止部材に対向する領域及び第２ケースの内周面の封止部材に対向する領域の両方に絶縁層を設けたり、これらの領域以外の領域にも絶縁層を設けたりしてもよい。
【００６５】
尚、絶縁層を構成する電気絶縁材料は、第１ケース及び／又は第２ケースと封止部材との間の電気的絶縁を達成することが可能であり且つ排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、絶縁層を構成する電気絶縁材料は、例えばアルミナ及びガラス等のセラミック材料である。
【００６６】
図３は、第３ＥＨＣの構成の具体例を示す模式的な断面図である。図３の（ａ）及び（ｂ）は、前述した第１ＥＨＣ１０１ａを例示した図１の（ａ）及び前述した第２ＥＨＣ１０２ｂを例示した図２の（ｂ）にそれぞれ対応する図である。即ち、図３の（ａ）に例示する第３ＥＨＣ１０３ａは、第１ケース３０の外周面の封止部材８０に対向する領域及び第２ケース４０の内周面の封止部材８０（斜線部）に対向する領域の両方に絶縁層９０が形成されている点を除き、図１の（ａ）に例示した第１ＥＨＣ１０１ａと同様の構成を有する。一方、図３の（ｂ）に例示する第３ＥＨＣ１０３ｂは、第１ケース３０の外周面の封止部材８０（斜線部）に対向する領域及び第２ケース４０の内周面の封止部材８０に対向する領域の両方に絶縁層９０が形成されている点を除き、図２の（ｂ）に例示した１０２ｂと同様の構成を有する。
【００６７】
但し、上述したように、第１ケース３０の外周面の封止部材に対向する領域又は第２ケース４０の内周面の封止部材に対向する領域の一方のみに絶縁層９０を設けたり、これらの領域以外の領域にも絶縁層９０を設けたりしてもよい。
【００６８】
例えば、図３の（ｂ）に例示する第３ＥＨＣ１０３ｂにおいては、図２の（ｂ）に例示した１０２ｂと同様に、第２保持部材６０の上流側の端部が第１ケース３０と第２ケース４０との間の第１領域に含まれる位置にまで延在して封止部材８０（斜線部）を構成している。このように一体式の部材である第２保持部材６０の一部として封止部材８０が構成されている場合、封止部材８０が凝縮水によって湿潤されると、第２保持部材６０の封止部材８０を構成している上流側の端部から下流側の部分へと凝縮水が浸透して、当該部分の電気的絶縁性が低下する虞がある。従って、このような構成においては、凝縮水による湿潤が想定される領域全体を覆うように絶縁層９０を設けることが望ましい。
【００６９】
〈効果〉
以上のように、第３ＥＨＣにおいては、第１ケースの封止部材に対向する外周面及び第２ケースの封止部材に対向する内周面の両方又は何れか一方に電気絶縁材料からなる層である絶縁層が形成されている。従って、上述したように封止部材が凝縮水によって湿潤された場合においても、第１ケースと第２ケースとの短絡が発生する可能性を低減することができる。
【００７０】
《第４実施形態》
以下、本発明の第４実施形態に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「第４ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）について説明する。
【００７１】
ところで、例えばプレス加工等の手法によって製造された２枚のシェルが備えるフランジ部を例えば溶接等の手法によって接合することによって形成される所謂「クラムシェル構造」を第２ケースが有する場合、接合されたフランジ部の基端部の近傍に窪みが形成される場合がある。この場合、第１ケースの外周面の全周に亘って延在する環状の形状を有する封止部材を第１ケースと第２ケースとの間に挟持しても、上記窪みを十分に閉塞することができず、第２ケースの内周面と封止部材との間に間隙が形成される虞がある。このようにして第２ケースの内周面と封止部材との間に間隙が形成されると、排気の一部が当該間隙を介して第２ケースの外部へと漏出する虞がある。
【００７２】
図４は、上述したクラムシェル構造を有する第２ケースを備える第１ＥＨＣの構成の具体例を示す模式的な断面図である。具体的には、図４の（ａ）は円柱状の発熱体の軸を含む平面による第１ＥＨＣの模式的な断面図である。一方、図４の（ｂ）は（ａ）において破線Ｌ２によって示す平面（即ち、円柱状の発熱体の軸に直交し且つ封止部材を横切る平面）による第１ＥＨＣの模式的な断面図である。
【００７３】
図４に示す第１ＥＨＣ１０１ｃは、第２ケース４０が上述したクラムシェル構造を有する点を除き、図１の（ｂ）に例示した第１ＥＨＣ１０２ｂと同様の構成を有する。具体的には、第１ＥＨＣ１０１ｃが備える第２ケース４０は、プレス加工によって製造された２枚のシェルのフランジ部を溶接によって接合することによって形成されている。その結果、図４の（ｂ）において破線によって囲まれている部分Ｊ２に示すように、接合されたフランジ部の基端部の近傍に窪みＧが形成される場合がある。この場合、第１ＥＨＣ１０１ｃの気密を達成するためには、第２ケース４０の上流側及び下流側の両端において上記窪みに起因して生ずる隙間を、例えば別個の部材を接合することによって塞いだり溶接によって埋めたりする必要がある。このような部材及び／又は加工工程の増加は、例えばＥＨＣの製造コストの増大等の問題に繋がる虞がある。
【００７４】
〈構成〉
そこで、第４ＥＨＣは、上述した第１ＥＨＣ乃至第３ＥＨＣの何れかであって、筒状の部材である本体部材及び本体部材の排気流における上流側の端部に接合された一体式の筒状の部材である上流部材を含む複数の部材によって第２ケースが構成されている、ＥＨＣである。例えば、図１乃至図３の（ａ）に例示したように直管状の形状を第２ケースが有する場合、本体部材及び上流部材は何れも直管状の形状を有することができる。一方、図１乃至図３の（ｂ）に例示したように上流側から下流側へと進むにつれて縮径及び／又は拡径する形状を有する部分を第２ケースが含む場合、縮径及び／又は拡径する形状を有する部分は本体部材又は上流部材の何れか一方若しくは両方が含むことができる。尚、第２ケースは、上述した本体部材及び上流部材以外に加えて、他の部材を含んでいてもよい。
【００７５】
本体部材は、本体部材の軸周りに分割された複数の樋状の部材である本体部構成部材によって構成されている。即ち、本体部材は上述したクラムシェル構造を有し、本体部構成部材はクラムシェル構造におけるシェルに相当し、複数の本体部構成部材を接合することにより本体部を集成することができる。尚、本体部構成部材の数は特に限定されないが、典型的には２つである。
【００７６】
複数の本体部構成部材の各々は、本体部材の周方向における両端にフランジ部を備え、隣接する本体部構成部材同士がフランジ部において接合されている。即ち、フランジ部は隣接する本体部構成部材同士を接合するための部分である。
【００７７】
上述したように、隣接する本体部構成部材同士がフランジ部において接合されることにより本体部材が構成されている。従って、本体部の外周にはフランジ部が突出しているので、本体部の外周面に上流部材の内周面を接合することは困難である。そこで、第４ＥＨＣにおいては、本体部材の排気流における上流側の端部の内周面と上流部材の排気流における下流側の端部の外周面とが接合されて、第２ケースが集成される。
【００７８】
尚、隣接する本体部構成部材同士を接合するための手法及び上流部材と本体部材とを接合するための手法は、排気処理装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能な機械的強度及び耐久性を有する第２ケースを形成することが可能である限り、特に限定されない。典型的には、第２ケースを構成する部材は溶接により互いに接合される。
【００７９】
第４ＥＨＣの使用時の状態である第１状態における排気の流れである排気流における発熱体よりも上流側の領域である第１領域において第１ケースの外周面と第２ケースの本体部材の内周面とが対向する領域が存在する場合、当該領域において第１ケースと第２ケース（の本体部材）との間に封止部材を挟持することは可能である。しかしながら、本体部材はクラムシェル構造を有するので、上述したように、本体部材の内周面における接合されたフランジ部の基端部の近傍に窪みが形成される場合がある。従って、当該領域において第１ケースと第２ケースとの間に封止部材を挟持しても、上記窪みを十分に閉塞することができず、第２ケースの内周面と封止部材との間に間隙が形成されて、排気の一部が当該間隙を介して第２ケースの外部へと漏出する虞がある。
【００８０】
そこで、第４ＥＨＣにおいては、第１ケースと第２ケースの上流部材との間に封止部材が挟持される。上述したように、上流部材は一体式の筒状の部材であるので、上流部材の内周面には上記のような窪みは存在しない。従って、第１領域において第１ケースの外周面と第２ケースの上流部材の内周面とが対向する領域において第１ケースと第２ケース（の上流部材）との間に封止部材を挟持することにより、第１ケースと第２ケースとの間の隙間を確実に封止して、第４ＥＨＣの気密を確実に達成することができる。
【００８１】
図５は、第４ＥＨＣの構成の具体例を示す模式的な断面図である。図５の（ａ）及び（ｂ）は、前述した第１ＥＨＣ１０１ａを例示した図１の（ａ）及び前述した第２ＥＨＣ１０２ｂを例示した図２の（ｂ）にそれぞれ対応する図である。具体的には、図５の（ａ）及び（ｂ）に例示する第４ＥＨＣ１０４ａ及び１０４ｂの何れにおいても、筒状の部材である本体部材４１及び本体部材４１の上流側の端部に接合された一体式の筒状の部材である上流部材４２によって第２ケース４０が構成されている。また、本体部材４１は、本体部材４１の軸周りに分割された複数の樋状の部材である本体部構成部材（図示せず）によって構成されている。複数の本体部構成部材の各々は、本体部材４１の周方向における両端にフランジ部を備え、隣接する本体部構成部材同士がフランジ部において接合されて、本体部材４１を形成している。更に、破線によって囲まれている部分Ｊ３に示すように、本体部材４１の上流側の端部の内周面と上流部材４２の下流側の端部の外周面とが接合されている。加えて、第１ケース３０と上流部材４２との間に封止部材８０が挟持されている。これらの点を除き、図５の（ａ）及び（ｂ）に例示する第４ＥＨＣ１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれ図１の（ａ）に例示した第１ＥＨＣ１０１ａ及び図２の（ｂ）に例示した第１ＥＨＣ１０２ｂと同様の構成を有する。
【００８２】
図６は、第４ＥＨＣの構成のもう１つの具体例を示す模式的な断面図である。具体的には、図６の（ａ）は、円柱状の発熱体の軸を含む平面による第４ＥＨＣの模式的な断面図である。図６の（ａ）に例示する第４ＥＨＣ１０４ｃにおいては、筒状の部材である本体部材４１、本体部材４１の上流側の端部に接合された一体式の筒状の部材である上流部材４２及び本体部材４１の下流側の端部に接合された一体式の筒状の部材である下流部材４３によって第２ケース４０が構成されている。本体部材４１は、本体部材４１の軸周りに分割された複数の樋状の部材である本体部構成部材（図示せず）によって構成されている。複数の本体部構成部材の各々は、本体部材４１の周方向における両端にフランジ部を備え、隣接する本体部構成部材同士がフランジ部において接合されて、本体部材４１を形成している。更に、破線によって囲まれている部分Ｊ３及びＪ４に示すように、本体部材４１の上流側の端部の内周面と上流部材４２の下流側の端部の外周面とが接合され、本体部材４１の下流側の端部の内周面と下流部材４３の上流側の端部の外周面とが接合されている。加えて、第１ケース３０と上流部材４２との間に封止部材８０が挟持され、第１ケース３０と下流部材４３との間に封止部材８１が挟持されている。これらの点を除き、図６の（ａ）に例示する第４ＥＨＣ１０４ｃは、図１の（ｂ）に例示した１０１ｂと同様の構成を有する。
【００８３】
上記のように、第４ＥＨＣ１０４ｃにおいては、本体部材４１、上流部材４２及び下流部材４３によって第２ケース４０が構成され、第１ケース３０と上流部材４２との間に封止部材８０が挟持され且つ第１ケース３０と下流部材４３との間に封止部材８１が挟持されている。このような構成により、クラムシェル構造に起因して本体部４１の上流側及び下流側の両端に生ずる隙間を、例えば別個の部材を接合することによって塞いだり或いは溶接によって埋めたりすること無く、第４ＥＨＣ１０４ｃの気密を確実に達成することができる。
【００８４】
次に、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）において破線Ｌ２によって示す平面（即ち、円柱状の発熱体１０の軸に直交し且つ封止部材８０を横切る平面）による第４ＥＨＣ１０４ｃの模式的な断面図である。従って、本来であれば、破線Ｌ２によって示す平面よりも下流側に位置する本体部材４１は図６の（ｂ）には現れない筈である。しかしながら、以下に説明する各部材の位置関係に関する理解を容易にすることを目的として、本体部材４１が太い点線によって描かれている。
【００８５】
上述したように、第４ＥＨＣ１０４ｃが備える第２ケース４０を構成する本体部材４１はクラムシェル構造を有する。従って、図６の（ｂ）において破線によって囲まれている部分Ｊ２に示すように、接合されたフランジ部の基端部の近傍に窪みＧが形成される場合がある。しかしながら、第４ＥＨＣ１０４ｃが備える第２ケース４０を構成する上流部材４２は一体式の筒状の部材であり、クラムシェル構造を有する本体部材４１とは異なり、上流部材４２の内周面には上述したような窪みは存在しない。従って、上述したラビリンス構造における第１ケース３０の外周面と上流部材４２の内周面との間に封止部材８０を挟持することにより、図６の（ｂ）に示すように、第１ケース３０と第２ケース４０（の上流部材４２）との間の隙間を確実に封止して気密を達成することができる。
【００８６】
〈効果〉
以上のように、第４ＥＨＣにおいては、第２ケースの本体部材の上流側に接合された一体式の筒状の部材である上流部材と第１ケースとの間に封止部材が挟持されている。従って、第２ケースの本体部材よりも上流側において第１ケースと第２ケースとの間の隙間が封止部材によって全周に亘って封止される。その結果、第４ＥＨＣによれば、第２ケースの本体部材が所謂「クラムシェル構造」を有し且つ本体部を構成する各々の本体部構成部材が備えるフランジ部の基端部の近傍において本体部材と上流部材との間に隙間が生ずる場合においても、当該隙間から排気が漏出する可能性を確実に低減することができる。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明の実施例に係る電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ）（以降、「実施例ＥＨＣ」と称呼される場合がある。）について説明する。
【００８８】
〈構成〉
図７は実施例ＥＨＣの外観を示す模式的な斜視図であり、図８は実施例ＥＨＣの構成を示す模式的な断面図である。図７に例示するように、実施例ＥＨＣ１１０の下流側には、別個の排気浄化装置２０１が配設されている。また、図８に例示するように、排気浄化装置２０１は、排気浄化触媒を担持する担体２１０と、担体２１０を内部に収容するケース２２０と、担体２１０とケース２２０との間に挟持されている保持部材２３０と、によって構成されている。尚、図７及び図８に示す白抜きの矢印は、実施例ＥＨＣ１１０の使用時の状態である第１状態における排気の流れ方向を表す。
【００８９】
実施例ＥＨＣ１１０は、通電により発熱する円柱状の発熱体１０と、発熱体１０の側面に互いに対向するように配置され且つ発熱体１０に通電可能に構成された一対の電極２０ａ及び２０ｂと、発熱体１０を収容する円筒状の部材である第１ケース３０と、第１ケース３０を収容する円筒状の部材である第２ケース４０と、電気絶縁材料からなる緩衝材である第１保持部材５０及び第２保持部材６０と、を備えるＥＨＣである。発熱体１０、第１ケース３０及び第２ケース４０は同軸状に配置されており、第１保持部材５０は発熱体１０の側面に沿って巻回されており、第２保持部材６０は第１ケース３０の側面に巻回されている。即ち、第１保持部材５０は発熱体１０と第１ケース３０との間に挟持されており、第２保持部材６０は第１ケース３０と第２ケース４０との間に挟持されている。
【００９０】
尚、実施例ＥＨＣ１１０において発熱体１０に通電するための一対の電極は、表面電極としての電極２０ａ及び２０ｂと、電極２０ａ及び２０ｂにそれぞれ突設された外部電極２１ａ及び２１ｂと、によって構成されている。図示しない電源の端子に外部電極２１ａ及び２１ｂを接続することにより、表面電極としての電極２０ａ及び２０ｂ並びに外部電極２１ａ及び２１ｂを介して発熱体１０に通電して、発熱体１０を発熱させることができる。また、第１ケース３０及び第２ケース４０には外部電極２１ａ及び２１ｂを挿通するための貫通孔３０ａ及び４０ａがそれぞれ形成されており、第１保持部材５０及び第２保持部材６０には外部電極２１ａ及び２１ｂを挿通するための貫通孔又は間隙５０ａ及び６０ａがそれぞれ形成されている。
【００９１】
実施例ＥＨＣ１１０は、第２ケース４０に形成された２つの貫通孔４０ａを覆うように冠着された蓋部材２２ａ及び２２ｂを更に備え、外部電極２１ａ及び２１ｂは蓋部材２２ａ及び２２ｂに形成された貫通孔にそれぞれ挿通されている。加えて、蓋部材２２ａ及び２２ｂに形成された貫通孔にそれぞれ挿通された外部電極２１ａ及び２１ｂと蓋部材２２ａ及び２２ｂとの間には絶縁部材２３ａ及び２３ｂが介在している。このような構成により、実施例ＥＨＣ１１０の気密を維持しつつ、図示しない電源からの発熱体１０への給電を可能としている。但し、前述したように、発熱体１０への給電を可能とするための電極の構成は上記に限定されるものではない。
【００９２】
更に、実施例ＥＨＣ１１０においては、第１状態における排気の流れである排気流（白抜きの矢印を参照）における発熱体１０よりも上流側の領域である第１領域（図８に示す破線Ｌ１よりも図面に向かって左側の領域）において、以下に列挙する（１）乃至（４）の要件が満たされている。
【００９３】
（１）第２ケース４０は、筒状（直管状）の部材である導入管７０を内部に備える。
（２）導入管７０は、導入管７０の下流側の端部よりも上流側の所定の位置である接合位置（太い破線によって囲まれている部分Ｊ１）において全周に亘って第２ケース４０と接合されており且つ接合位置（Ｊ１）よりも下流側の領域においては第２ケース４０から離隔している。
（３）第１ケース３０の上流側の端部は、第２ケース４０と導入管７０との間の空間において、導入管７０の下流側の端部よりも上流側であり且つ第２ケース４０と導入管７０との接合位置（Ｊ１）よりも下流側である所定の位置まで延在している。
（４）電気絶縁材料からなる環状の緩衝材である封止部材８０が、第１ケース３０と第２ケース４０との間に挟持されている。
【００９４】
加えて、実施例ＥＨＣ１１０においては、略円筒状の部材である本体部材４１及び本体部材４１の上流側の端部に接合された一体式の略漏斗の形状を有する筒状の部材である上流部材４２によって第２ケース４０が構成されている。具体的には、本体部材４１の上流側の端部の内周面と上流部材４２の下流側の端部の外周面とが接合されることにより第２ケース４０が形成されている。そして、封止部材８０は、第１ケース３０と第２ケース４０を構成する上流部材４２との間に挟持されている。
【００９５】
〈効果〉
以上のように、実施例ＥＨＣ１１０においては、導入管７０、第１ケース３０及び第２ケース４０によってラビリンス構造が形成されている。従って、第１ケース３０と第２ケース４０との間に挟持された第２保持部材６０の上流側の端部に排気が到達するまでの経路を長くすることができ、結果として第１ケース３０と第２ケース４０との短絡が発生する可能性を低減することができる。また、ラビリンス構造における第１ケース３０と第２ケース４０との間に封止部材８０が挟持されているので、少なくとも封止部材８０が設けられている箇所における第１ケース３０と第２ケース４０との短絡を低減することができる。更に、封止部材８０の挟持により第１ケース３０と第２ケース４０及び導入管７０との位置関係が適正に固定されるので、例えば実施例ＥＨＣ１１０の集成時における組み付け誤差等に起因して導入管７０又は第２ケース４０と第１ケース３０との間の隙間が狭い箇所が生ずる可能性を低減することができる。これらの効果により、実施例ＥＨＣ１１０によれば、絶縁層の配設を低減しつつケースを介する外部への漏電をより確実に低減することができる。
【００９６】
更に、第１ケース３０と第２ケース４０との間（即ち、ラビリンス構造の奥側）に封止部材８０が挟持されているので、前述したような高温の排気の直撃に起因する封止部材８０の損傷を低減することができる。更に、第２保持部材６０よりも上流側に封止部材８０が配設されているので、排気との接触に起因する第２保持部材６０の熱劣化等の損傷をも低減することができる。
【００９７】
加えて、実施例ＥＨＣ１１０においては、第２ケース４０を構成する本体部材４１の上流側に接合された一体式の筒状の部材である上流部材４２と第１ケース３０との間に封止部材８０が挟持されている。従って、第２ケース４０を構成する本体部材４１よりも上流側において第１ケース３０と第２ケース４０との間の隙間が封止部材８０によって全周に亘って封止される。その結果、実施例ＥＨＣ１１０によれば、第２ケース４０を構成する本体部材４１が所謂「クラムシェル構造」を有し且つ本体部を構成する各々の本体部構成部材が備えるフランジ部の基端部の近傍において本体部材４１と上流部材４２との間に隙間が生ずる場合においても、当該隙間から排気が漏出する可能性を確実に低減することができる。
【００９８】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び実施例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び実施例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【００９９】
１０…発熱体、２０ａ及び２０ｂ…電極（表面電極）、２１ａ及び２１ｂ…外部電極、２２ａ及び２２ｂ…蓋部材、２３ａ及び２３ｂ…絶縁部材、３０…第１ケース、３０ａ…貫通孔、４０…第２ケース、４０ａ…貫通孔、４１…本体部材、４２…上流部材、４３…下流部材、５０…第１保持部材、５０ａ…貫通孔又は間隙、６０…第２保持部材、６０ａ…貫通孔又は間隙、７０…導入管、８０及び８１…封止部材、９０…絶縁層、１０１ａ，１０１ｂ及び１０１ｃ…第１ＥＨＣ、１０２ａ及び１０２ｂ…第２ＥＨＣ、１０３ａ及び１０３ｂ…第３ＥＨＣ、１０４ａ，１０４ｂ及び１０４ｃ…第４ＥＨＣ、１１０…実施例ＥＨＣ、２０１…排気浄化装置、２１０…担体、２２０…ケース、２３０…保持部材、３０１…排気管、３０２…ケース、３０３…隆起部、並びに３０４…空間。
【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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【図８】
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【図９】
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