触媒コンバータ装置
【課題】触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能な触媒コンバータ装置を得る。
【解決手段】触媒コンバータ装置１２は、通電によって加熱される触媒担体１４と、排気の流れ方向と直交する直交断面で見て触媒担体１４の外周に接触配置された一対の電極１６Ａ、１６Ｂと、電極１６Ａ、１６Ｂに端子１８Ａ、１８Ｂを介してそれぞれ接続された外部ケーブル３０とを備えている。電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くすることで、電極１６Ａ、１６Ｂでの発熱を触媒担体１４に与えて、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の内部の発熱量に比べて多くする。これにより、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を電極１６Ａ、１６Ｂ付近からの放熱量を見越した発熱量とする。
【解決手段】触媒コンバータ装置１２は、通電によって加熱される触媒担体１４と、排気の流れ方向と直交する直交断面で見て触媒担体１４の外周に接触配置された一対の電極１６Ａ、１６Ｂと、電極１６Ａ、１６Ｂに端子１８Ａ、１８Ｂを介してそれぞれ接続された外部ケーブル３０とを備えている。電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くすることで、電極１６Ａ、１６Ｂでの発熱を触媒担体１４に与えて、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の内部の発熱量に比べて多くする。これにより、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を電極１６Ａ、１６Ｂ付近からの放熱量を見越した発熱量とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気管に設けられる触媒コンバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関で生じた排気を浄化するために排気管に設けられる触媒コンバータ装置では、触媒を担持する金属製触媒担体を通電して昇温させ、十分な触媒効果が得られるようにすることが望まれる。たとえば、特許文献１には、断面形状が正方形である正方形セル（貫通孔）を有し、この貫通孔壁とで形成される角度が鋭角となるように一対の電極板を配置することで、均一な発熱性を得られるようにしたハニカムモノリスヒ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】特開平０４−２８００８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、触媒担体の内部への電流分布をほぼ均一にして均等発電を行っても、触媒担体に接触する電極板の近傍（すなわち電極板の直下）は、電極板からの放電や電極板に接続されるケーブルへの伝熱があるために、電極板の近傍の触媒担体の温度が電極板間における触媒担体の中央部に比べて低下しやすい。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能な触媒コンバータ装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る触媒コンバータ装置は、内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、前記排気の流れ方向と直交する直交断面で見て前記触媒担体を挟んで対向する位置で前記触媒担体の外周に接触配置された一対の電極と、前記電極にそれぞれ接続され、前記電極に電流を供給するための外部ケーブルと、を有すると共に、前記電極の体積抵抗率を前記外部ケーブルの通電部よりも高くすることで、前記電極での発熱を前記触媒担体に与えて、前記電極近傍における前記触媒担体の発熱量を前記触媒担体の内部の発熱量に比べて多くしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の触媒コンバータ装置において、前記直交断面で見て前記一対の電極間の距離が長い位置に前記外部ケーブルが接続されており、前記一対の電極は、前記直交断面で見て前記外部ケーブルが接続された位置から前記一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されているものである。
【０００８】
請求項１記載の本発明によれば、触媒担体を挟んで対向するように一対の電極が触媒担体の外周に接触配置されており、一対の電極にそれぞれ接続された外部ケーブルにより触媒担体が通電されると、触媒担体は加熱されて昇温されるので、担持された触媒により排気の浄化効果が発揮される。その際、電極の体積抵抗率を外部ケーブルの通電部よりも高くすることで、電極での発熱を触媒担体に与えて、電極近傍における触媒担体の発熱量を触媒担体の内部の発熱量に比べて多くする。すなわち、触媒担体の電極近傍は、触媒担体の内部に比べて、電極からの放熱や外部ケーブルへの伝熱により放熱量が大きいが、電極の体積抵抗率を高くすることによって、電極での発熱により電極近傍における触媒担体の発熱量を触媒担体の内部の発熱量に比べて増加させ、触媒担体の放熱量を見越した発熱量とする（放熱量を補うような発熱量とする）。これによって、触媒担体の各部位での発熱が均等化され、触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能である。
【０００９】
請求項２記載の本発明によれば、直交断面で見て一対の電極間の距離が長い位置に外部ケーブルが接続されており、外部ケーブルが接続された位置から一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって一対の電極の体積抵抗率が高くなるように構成されており、外部ケーブルが接続された位置から一対の電極間の距離が短くなる方向に向かうにしたがって電流が流れにくくなる。一般的に、触媒担体の体積抵抗率は電極の体積抵抗率よりも高いため、一対の電極間の距離が長い触媒担体の部位よりも一対の電極間の距離が短い触媒担体の部位で電流が流れようとするが、一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって一対の電極の体積抵抗率が高くなるように構成することで、一対の電極間の距離が長い触媒担体の部位と一対の電極間の距離が短い触媒担体の部位における電流の流れやすさを均等化する。これによって、触媒担体に電流をより均一に流すことが可能となり、より効果的に触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上記構成としたので、触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の触媒コンバータ装置を示し、（Ａ）は排気の流れ方向に沿った断面図、（Ｂ）は排気の流れ方向と直交する方向での断面図である。
【図２】図１に示す触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極を排気の流れ方向と直交する断面で示す図であって、（Ａ）は触媒担体の発熱量を示す概念図であり、（Ｂ）は触媒担体の放熱量を示す概念図であり、（Ｃ）は触媒担体の温度分布を示す概念図である。
【図３】本発明の第２実施形態の触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極を排気の流れ方向と直交する断面で示す断面図である。
【図４】図３に示す触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極の電気抵抗を示す概念図である。
【図５】比較例の触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極を排気の流れ方向と直交する断面で示す図であって、（Ａ）は触媒担体の発熱量を示す概念図であり、（Ｂ）は触媒担体の放熱量を示す概念図であり、（Ｃ）は触媒担体の温度分布を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る触媒コンバータ装置の第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１（Ａ）には、本実施形態に係る触媒コンバータ装置１２が示されている。触媒コンバータ装置１２は、排気管の途中に装着されるようになっている。排気管内には、エンジンからの排気が流れるが、図１（Ｂ）は、この排気の流れ方向と直交する方向の断面（図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面）にて、触媒コンバータ装置１２を示したものである。
【００１４】
図１に示されるように、触媒コンバータ装置１２は、導電性及び剛性を有する材料によって形成された触媒担体１４を有している。触媒担体１４は、たとえばハニカム状とすることで材料の表面積が拡大されている。触媒担体１４の表面には触媒（白金、パラジウム、ロジウム等）が付着された状態で担持されている。触媒は、排気管内を流れる排気（流れ方向をＦ１で示す）中の有害物質を浄化する作用を有している。なお、触媒担体１４の表面積を増大させる構造は、上記したハニカム状に限定されるものではなく、たとえば波状等であってもよい。
【００１５】
触媒担体１４を構成する材料としては、導電性セラミック、導電性樹脂や金属等を適用可能であるが、本実施形態では特に導電性セラミックとしている。触媒担体１４を構成する材料として、たとえば、少なくとも炭化珪素を含むようにすれば、高い強度や耐熱性を得られるので好ましい。さらに、電気抵抗率としては、１０〜２００Ω・ｃｍとすれば、後述するように通電したときに、担持した触媒を効率的に温度上昇させることができるので好ましい。触媒担体の気孔率としては、３０〜６０％の範囲とすることが好ましい。気孔率を３０％以上とすると、必要な表面積を確保して多くの触媒を担持可能となる。また、気孔率を６０％以下とすることで、触媒担体１４として求められる強度を維持することが可能となる。
【００１６】
触媒担体１４には、２枚の電極１６Ａ、１６Ｂが貼着され、さらに電極１６Ａ、１６Ｂの中心にはそれぞれ端子１８Ａ、１８Ｂが接続されている。端子１８Ａ、１８Ｂには、電流を供給するための外部ケーブル３０がそれぞれ接続されている（図２参照）。電極１６Ａ、１６Ｂは、触媒担体１４の外周面に沿って所定の広がりをもった範囲で触媒担体１４に接触配置されており、端子１８Ａ、１８Ｂから電極１６Ａ、１６Ｂを通じて触媒担体１４に通電することで、触媒担体１４を加熱できる。そして、この加熱により、触媒担体１４に担持された触媒を昇温させることで、触媒が有する排気の浄化作用をより高く発揮させることができるようになっている。
【００１７】
本実施形態では、図１（Ｂ）から分かるように、排気の流れ方向と直交する断面（直交断面）で見て、触媒担体１４は、楕円形状の長軸ＬＡと直交する幅方向両側を長軸ＬＡとほぼ平行に直線状に形成した所謂トラック形状とされている。そして、触媒担体１４の長軸ＬＡ上に、電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの中心部分（電極中心１６Ｃ）が位置するように、触媒担体１４を挟んで対向する位置に一対の電極１６Ａ、１６Ｂを配置している。
【００１８】
ここで、電極１６Ａ、１６Ｂの電極中心１６Ｃを結ぶ線分として中心線ＣＬを設定し、この中心線ＣＬと直交する方向で測った触媒担体１４の長さとして幅Ｗを定義する。このとき、中心線ＣＬが触媒担体１４の長軸ＬＡと一致している。
【００１９】
触媒担体１４は、中心線ＣＬ（長軸ＬＡ）を中心として、図１（Ｂ）において左右対称の形状となっている。さらに、触媒担体１４は、中心線ＣＬの垂直二等分線ＶＤを中心として、同じく図１（Ｂ）において上下対称の形状となっている。触媒担体１４には、電極１６Ａ、１６Ｂが接触配置された部位において中心線ＣＬと直交する方向の幅Ｗが電極中心１６Ｃに向かって漸減する漸減幅部１４Ｄが形成されている。本実施形態では、電極１６Ａ、１６Ｂが貼着された部分は、電極１６Ａまたは電極１６Ｂに向かって凸状に湾曲する曲面部となっている。また、触媒担体１４には、電極１６Ａ、１６Ｂが接触配置されていない部位において、電極１６Ａ、１６Ｂが接触配置された部位（漸減幅部１４Ｄ）よりも外縁が幅広とされた幅広部１４Ｗが形成されている。幅広部１４Ｗは、中心線ＣＬとほぼ平行に直線状に形成されている。幅広部１４Ｗは、触媒担体１４の幅Ｗが最大となる最大幅部とされている。触媒担体１４の幅Ｗは、任意の位置において、中心線ＣＬ（長軸ＬＡ）の長さＬ１よりも短くなっている。
【００２０】
本実施形態では、触媒担体１４の幅広部１４Ｗが中心線ＣＬとほぼ平行に直線状に形成されており、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍に対して幅広部１４Ｗにおける電流の流れの断面積の減少量が少なくなり、電流密度の低下が少ない。このため、触媒担体１４における発熱量の均一化を図ることができる。
【００２１】
また、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部（電線）よりも高くすることで、電極１６Ａ、１６Ｂでの発熱を触媒担体１４に与えて、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の内部（たとえば電極１６Ａ、１６Ｂ間における触媒担体１４の中心１４Ｃ付近）の発熱量に比べて多くする構成とされている。ここで、体積抵抗率とは、単位体積あたりの電気抵抗値（Ω・ｃｍ）のことをいう。材料全体の抵抗値は、体積抵抗率に長さ（Ｌ）を掛けて断面積（Ａ）で割ると求められる。体積抵抗率は物質固有の値（物性値）であり、同じ寸法で比較した場合には体積抵抗率の大きな物質が抵抗値も大きいことになる。本実施形態では、たとえば、電極１６Ａ、１６Ｂの材料や、材料に添加する添加物の量を調整することによって、体積抵抗率を増加させている。
【００２２】
通電時の触媒担体１４の温度分布をほぼ均一にするためには、発熱量と放熱量のバランスを電極１６Ａ、１６Ｂ近傍（図中の電極１６Ａ、１６Ｂ直下）と触媒担体１４の内部（たとえば電極１６Ａ、１６Ｂ間における触媒担体１４の中心１４Ｃ付近）でほぼ同じにする必要がある。
【００２３】
本実施形態においては、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の触媒担体１４の発熱量をコントロールすることで、均等な温度分布を実現するものである。
通電による発熱量Ｗは、
Ｗ＝Ｒ×Ｉ２
で表される。ここで、Ｗは発熱量、Ｉは電流、Ｒは電気抵抗である。
【００２４】
また、電気抵抗Ｒは、
Ｒ＝ρ×Ｌ／Ａ
で表される。ここで、ρは通電体（本実施形態では電極１６Ａ、１６Ｂ）の体積抵抗率、Ｌは通電体（電極１６Ａ、１６Ｂ）の長さ、Ａは通電体（電極１６Ａ、１６Ｂ）の断面積である。上の式により、発熱量Ｗをコントロールする手段として、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率ρがパラメータであることが分かる。
【００２５】
図２（Ａ）には、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍と触媒担体１４の中心部の発熱量が模式的に示されており、図２（Ｂ）には、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍と触媒担体１４の中心部の放熱量が模式的に示されている。また、図２（Ｃ）には、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍と触媒担体１４の中心部の温度が模式的に示されている。
【００２６】
図２（Ｂ）に示されるように、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍は、電極１６Ａ、１６Ｂからの放熱と外部ケーブル３０への伝熱により放熱量が大きい。そのため、図２（Ａ）に示されるように、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の中心部の発熱量よりも大きくする必要がある。このため、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の触媒担体１４の発熱量を増加させるために、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くしたものである。すなわち、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くことで、電極１６Ａ、１６Ｂでの発熱を触媒担体１４に与えて、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の内部（たとえば電極１６Ａ、１６Ｂ間における触媒担体１４の中心１４Ｃ付近）の発熱量に比べて多くするようになっている。
【００２７】
触媒担体１４の外周には、絶縁性材料によって筒状に形成された保持部材２４が配置されている。さらに、保持部材２４の外周には、ステンレス等の金属で円筒状に成形されたケース筒体２８が配置されている。すなわち、円筒状のケース筒体２８の内部に、触媒担体１４が収容されると共に、ケース筒体２８と触媒担体１４との間に配置された保持部材２４により、触媒担体１４がケース筒体２８の内部に隙間なく保持されている。そして、絶縁性を有する保持部材２４が触媒担体１４とケース筒体２８との間に配置されているので、触媒担体１４からケース筒体２８への電流の流れが阻止されている。
【００２８】
次に、本実施形態の触媒コンバータ装置１２の作用並びに効果について説明する。
【００２９】
触媒コンバータ装置１２は、そのケース筒体２８が排気管の途中に取り付けられており、触媒担体１４の内部を排気が矢印Ｆ１方向に通過する。このとき、触媒担体１４に担持された触媒により、排気中の有害物質が浄化される。本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、外部ケーブル３０から電流を供給し、端子１８Ａ、１８Ｂ及び電極１６Ａ、１６Ｂによって触媒担体１４を通電し、触媒担体１４を加熱する。触媒担体１４では、電極１６Ａ、１６Ｂ間の電流が矢印ＥＣのように流れる。触媒担体１４を加熱することにより、触媒担体１４に担持された触媒を昇温させ、浄化作用を高く発揮させることができる。たとえば、エンジンの始動直後等、排気の温度が低い場合には、あらかじめ触媒担体１４への通電加熱を行うことで、エンジン始動初期における触媒の浄化性能を確保できる。
【００３０】
本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、触媒担体１４を挟んで対向する一対の電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くする構成とされている。
【００３１】
ここで、図５に示されるように、一対の電極１１６Ａ、１１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル１３０の通電部よりも増加させない構成とされた比較例の触媒コンバータ装置１１２を想定する。図５（Ｂ）に示されるように、触媒担体１１４の電極１１６Ａ、１１６Ｂ近傍は、電極１１６Ａ、１１６Ｂからの放熱と外部ケーブル１３０への伝熱により放熱量が大きい（図２（Ｂ）参照）。そのため、図５（Ａ）に示されるように、触媒担体１１４の内部の電流分布をほぼ均一にして均等発熱を実現しても、放熱量が大きい分、図５（Ｃ）に示されるように、触媒担体１１４の電極１１６Ａ、１１６Ｂ近傍の温度が、触媒担体１４の中心部の温度よりも低下する。
【００３２】
これに対して、本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、図２（Ａ）に示されるように、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くすることで、電極１６Ａ、１６Ｂを発熱させ、その発熱を触媒担体１４に与えて、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍（電極１６Ａ、１６Ｂ直下）の発熱量を触媒担体１４の中心部の発熱量に比べて多くする。すなわち、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の放熱量を補うように、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の発熱量を触媒担体１４の中心部の発熱量に比べて増加させる（触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の発熱量を触媒担体１４の放熱量を見越した発熱量とする）。これにより、触媒担体１４の各部位での発熱を均等化することができる。このため、図２（Ｃ）に示されるように、触媒担体１４の温度ムラを少なくして、触媒担体１４をほぼ均一な温度分布に近づけることができる。
【００３３】
次に、図３及び図４を用いて、本発明の第２実施形態の触媒コンバータ装置５２について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３４】
図３に示されるように、排気の流れ方向と直交する断面（直交断面）で見て、触媒担体１４の漸減幅部１４Ｄには、触媒担体１４を挟んで対向するように２枚の電極５６Ａ、５６Ｂが貼着され、さらに電極５６Ａ、５６Ｂの中心にはそれぞれ端子１８Ａ、１８Ｂが接続されている。すなわち、直交断面で見て一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置（本実施形態では中心線ＣＬの位置）に端子１８Ａ、１８Ｂを介して外部ケーブル３０（図２参照）が接続されている。
【００３５】
一対の電極５６Ａ、５６Ｂは、直交断面で見て端子１８Ａ、１８Ｂが設けられた位置（外部ケーブル３０が接続された位置）から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている。言い換えると、一対の電極５６Ａ、５６Ｂは、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａ（中心線ＣＬの位置）から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる位置６０Ｂ（触媒担体１４の幅広部１４Ｗ側の位置）に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている。
【００３６】
本実施形態では、たとえば、電極５６Ａ、５６Ｂの材料や、材料に添加する添加物の量を調整することによって、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成している。電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率は、端子１８Ａ、１８Ｂが設けられた位置から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって徐々に高くなるように構成してもよいし、段階的に高くなるように構成してもよい。
【００３７】
触媒コンバータ装置５２では、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成することで、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置（、端子１８Ａ、１８Ｂが設けられた位置）から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かうにしたがって電流が流れにくくなる。
【００３８】
一般的に、触媒担体１４の体積抵抗率は電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率よりも高いため、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い触媒担体１４の部位（中心線ＣＬ付近）よりも一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い触媒担体１４の部位（幅広部１４Ｗ付近）で電流が流れようとする。これに対し、本実施形態では、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって一対の電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率が高くなるように構成することで、図４に示されるように、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の電気抵抗と、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の電気抵抗がほぼ同じになるように構成している。
【００３９】
ここで、図３に示されるように、電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率をρ、電極５６Ａ、５６Ｂの長さをＬ、電極５６Ａ、５６Ｂの断面積をＡとしたとき、電気抵抗Ｒは、
Ｒ＝ρ×Ｌ／Ａ
で表される。
また、図４中の二点鎖線で示される触媒担体１４で囲まれた部分は、触媒担体１４による電気抵抗を示している。図４に示されるように、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａでは、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂに比べて、触媒担体１４の電気抵抗が大きい。また、図４中の一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂにおける触媒担体１４で囲まれた部分の外側は、電極５６Ａ、５６Ｂによる電気抵抗を示している。本実施形態では、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａと一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂとで、トータルの電気抵抗がほぼ同じになるように、電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率を調整している。
【００４０】
これによって、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の部位と、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の部位との電流の流れやすさが均等化され、触媒担体１４に電流をより均一に流すことが可能となる。このため、触媒担体１４の温度ムラをより効果的に少なくして、触媒担体１４をほぼ均一な温度分布に近づけることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、触媒担体１４は、一対の電極が接触配置された部位において中心線ＣＬと直交する方向の幅Ｗが電極中心に向かって漸減する漸減幅部１４Ｄと、一対の電極が接触配置されていない部位において中心線ＣＬとほぼ平行に形成された直線状の幅広部１４Ｗと、を備えているが、この構成に限定されず、触媒担体の形状は変更可能である。たとえば、触媒担体の形状は、排気の流れ方向と直交する断面で見て楕円状、太鼓状、円形状などに変更可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１２ 触媒コンバータ装置
１４ 触媒担体
１６Ａ 電極
１６Ｂ 電極
１８Ａ 端子
３０ 外部ケーブル
５２ 触媒コンバータ装置
５６Ａ 電極
５６Ｂ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気管に設けられる触媒コンバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関で生じた排気を浄化するために排気管に設けられる触媒コンバータ装置では、触媒を担持する金属製触媒担体を通電して昇温させ、十分な触媒効果が得られるようにすることが望まれる。たとえば、特許文献１には、断面形状が正方形である正方形セル（貫通孔）を有し、この貫通孔壁とで形成される角度が鋭角となるように一対の電極板を配置することで、均一な発熱性を得られるようにしたハニカムモノリスヒ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】特開平０４−２８００８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、触媒担体の内部への電流分布をほぼ均一にして均等発電を行っても、触媒担体に接触する電極板の近傍（すなわち電極板の直下）は、電極板からの放電や電極板に接続されるケーブルへの伝熱があるために、電極板の近傍の触媒担体の温度が電極板間における触媒担体の中央部に比べて低下しやすい。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能な触媒コンバータ装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る触媒コンバータ装置は、内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、前記排気の流れ方向と直交する直交断面で見て前記触媒担体を挟んで対向する位置で前記触媒担体の外周に接触配置された一対の電極と、前記電極にそれぞれ接続され、前記電極に電流を供給するための外部ケーブルと、を有すると共に、前記電極の体積抵抗率を前記外部ケーブルの通電部よりも高くすることで、前記電極での発熱を前記触媒担体に与えて、前記電極近傍における前記触媒担体の発熱量を前記触媒担体の内部の発熱量に比べて多くしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の触媒コンバータ装置において、前記直交断面で見て前記一対の電極間の距離が長い位置に前記外部ケーブルが接続されており、前記一対の電極は、前記直交断面で見て前記外部ケーブルが接続された位置から前記一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されているものである。
【０００８】
請求項１記載の本発明によれば、触媒担体を挟んで対向するように一対の電極が触媒担体の外周に接触配置されており、一対の電極にそれぞれ接続された外部ケーブルにより触媒担体が通電されると、触媒担体は加熱されて昇温されるので、担持された触媒により排気の浄化効果が発揮される。その際、電極の体積抵抗率を外部ケーブルの通電部よりも高くすることで、電極での発熱を触媒担体に与えて、電極近傍における触媒担体の発熱量を触媒担体の内部の発熱量に比べて多くする。すなわち、触媒担体の電極近傍は、触媒担体の内部に比べて、電極からの放熱や外部ケーブルへの伝熱により放熱量が大きいが、電極の体積抵抗率を高くすることによって、電極での発熱により電極近傍における触媒担体の発熱量を触媒担体の内部の発熱量に比べて増加させ、触媒担体の放熱量を見越した発熱量とする（放熱量を補うような発熱量とする）。これによって、触媒担体の各部位での発熱が均等化され、触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能である。
【０００９】
請求項２記載の本発明によれば、直交断面で見て一対の電極間の距離が長い位置に外部ケーブルが接続されており、外部ケーブルが接続された位置から一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって一対の電極の体積抵抗率が高くなるように構成されており、外部ケーブルが接続された位置から一対の電極間の距離が短くなる方向に向かうにしたがって電流が流れにくくなる。一般的に、触媒担体の体積抵抗率は電極の体積抵抗率よりも高いため、一対の電極間の距離が長い触媒担体の部位よりも一対の電極間の距離が短い触媒担体の部位で電流が流れようとするが、一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって一対の電極の体積抵抗率が高くなるように構成することで、一対の電極間の距離が長い触媒担体の部位と一対の電極間の距離が短い触媒担体の部位における電流の流れやすさを均等化する。これによって、触媒担体に電流をより均一に流すことが可能となり、より効果的に触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上記構成としたので、触媒担体の温度ムラを少なくして均一な温度分布に近づけることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の触媒コンバータ装置を示し、（Ａ）は排気の流れ方向に沿った断面図、（Ｂ）は排気の流れ方向と直交する方向での断面図である。
【図２】図１に示す触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極を排気の流れ方向と直交する断面で示す図であって、（Ａ）は触媒担体の発熱量を示す概念図であり、（Ｂ）は触媒担体の放熱量を示す概念図であり、（Ｃ）は触媒担体の温度分布を示す概念図である。
【図３】本発明の第２実施形態の触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極を排気の流れ方向と直交する断面で示す断面図である。
【図４】図３に示す触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極の電気抵抗を示す概念図である。
【図５】比較例の触媒コンバータ装置の触媒担体及び電極を排気の流れ方向と直交する断面で示す図であって、（Ａ）は触媒担体の発熱量を示す概念図であり、（Ｂ）は触媒担体の放熱量を示す概念図であり、（Ｃ）は触媒担体の温度分布を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る触媒コンバータ装置の第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１（Ａ）には、本実施形態に係る触媒コンバータ装置１２が示されている。触媒コンバータ装置１２は、排気管の途中に装着されるようになっている。排気管内には、エンジンからの排気が流れるが、図１（Ｂ）は、この排気の流れ方向と直交する方向の断面（図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面）にて、触媒コンバータ装置１２を示したものである。
【００１４】
図１に示されるように、触媒コンバータ装置１２は、導電性及び剛性を有する材料によって形成された触媒担体１４を有している。触媒担体１４は、たとえばハニカム状とすることで材料の表面積が拡大されている。触媒担体１４の表面には触媒（白金、パラジウム、ロジウム等）が付着された状態で担持されている。触媒は、排気管内を流れる排気（流れ方向をＦ１で示す）中の有害物質を浄化する作用を有している。なお、触媒担体１４の表面積を増大させる構造は、上記したハニカム状に限定されるものではなく、たとえば波状等であってもよい。
【００１５】
触媒担体１４を構成する材料としては、導電性セラミック、導電性樹脂や金属等を適用可能であるが、本実施形態では特に導電性セラミックとしている。触媒担体１４を構成する材料として、たとえば、少なくとも炭化珪素を含むようにすれば、高い強度や耐熱性を得られるので好ましい。さらに、電気抵抗率としては、１０〜２００Ω・ｃｍとすれば、後述するように通電したときに、担持した触媒を効率的に温度上昇させることができるので好ましい。触媒担体の気孔率としては、３０〜６０％の範囲とすることが好ましい。気孔率を３０％以上とすると、必要な表面積を確保して多くの触媒を担持可能となる。また、気孔率を６０％以下とすることで、触媒担体１４として求められる強度を維持することが可能となる。
【００１６】
触媒担体１４には、２枚の電極１６Ａ、１６Ｂが貼着され、さらに電極１６Ａ、１６Ｂの中心にはそれぞれ端子１８Ａ、１８Ｂが接続されている。端子１８Ａ、１８Ｂには、電流を供給するための外部ケーブル３０がそれぞれ接続されている（図２参照）。電極１６Ａ、１６Ｂは、触媒担体１４の外周面に沿って所定の広がりをもった範囲で触媒担体１４に接触配置されており、端子１８Ａ、１８Ｂから電極１６Ａ、１６Ｂを通じて触媒担体１４に通電することで、触媒担体１４を加熱できる。そして、この加熱により、触媒担体１４に担持された触媒を昇温させることで、触媒が有する排気の浄化作用をより高く発揮させることができるようになっている。
【００１７】
本実施形態では、図１（Ｂ）から分かるように、排気の流れ方向と直交する断面（直交断面）で見て、触媒担体１４は、楕円形状の長軸ＬＡと直交する幅方向両側を長軸ＬＡとほぼ平行に直線状に形成した所謂トラック形状とされている。そして、触媒担体１４の長軸ＬＡ上に、電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの中心部分（電極中心１６Ｃ）が位置するように、触媒担体１４を挟んで対向する位置に一対の電極１６Ａ、１６Ｂを配置している。
【００１８】
ここで、電極１６Ａ、１６Ｂの電極中心１６Ｃを結ぶ線分として中心線ＣＬを設定し、この中心線ＣＬと直交する方向で測った触媒担体１４の長さとして幅Ｗを定義する。このとき、中心線ＣＬが触媒担体１４の長軸ＬＡと一致している。
【００１９】
触媒担体１４は、中心線ＣＬ（長軸ＬＡ）を中心として、図１（Ｂ）において左右対称の形状となっている。さらに、触媒担体１４は、中心線ＣＬの垂直二等分線ＶＤを中心として、同じく図１（Ｂ）において上下対称の形状となっている。触媒担体１４には、電極１６Ａ、１６Ｂが接触配置された部位において中心線ＣＬと直交する方向の幅Ｗが電極中心１６Ｃに向かって漸減する漸減幅部１４Ｄが形成されている。本実施形態では、電極１６Ａ、１６Ｂが貼着された部分は、電極１６Ａまたは電極１６Ｂに向かって凸状に湾曲する曲面部となっている。また、触媒担体１４には、電極１６Ａ、１６Ｂが接触配置されていない部位において、電極１６Ａ、１６Ｂが接触配置された部位（漸減幅部１４Ｄ）よりも外縁が幅広とされた幅広部１４Ｗが形成されている。幅広部１４Ｗは、中心線ＣＬとほぼ平行に直線状に形成されている。幅広部１４Ｗは、触媒担体１４の幅Ｗが最大となる最大幅部とされている。触媒担体１４の幅Ｗは、任意の位置において、中心線ＣＬ（長軸ＬＡ）の長さＬ１よりも短くなっている。
【００２０】
本実施形態では、触媒担体１４の幅広部１４Ｗが中心線ＣＬとほぼ平行に直線状に形成されており、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍に対して幅広部１４Ｗにおける電流の流れの断面積の減少量が少なくなり、電流密度の低下が少ない。このため、触媒担体１４における発熱量の均一化を図ることができる。
【００２１】
また、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部（電線）よりも高くすることで、電極１６Ａ、１６Ｂでの発熱を触媒担体１４に与えて、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の内部（たとえば電極１６Ａ、１６Ｂ間における触媒担体１４の中心１４Ｃ付近）の発熱量に比べて多くする構成とされている。ここで、体積抵抗率とは、単位体積あたりの電気抵抗値（Ω・ｃｍ）のことをいう。材料全体の抵抗値は、体積抵抗率に長さ（Ｌ）を掛けて断面積（Ａ）で割ると求められる。体積抵抗率は物質固有の値（物性値）であり、同じ寸法で比較した場合には体積抵抗率の大きな物質が抵抗値も大きいことになる。本実施形態では、たとえば、電極１６Ａ、１６Ｂの材料や、材料に添加する添加物の量を調整することによって、体積抵抗率を増加させている。
【００２２】
通電時の触媒担体１４の温度分布をほぼ均一にするためには、発熱量と放熱量のバランスを電極１６Ａ、１６Ｂ近傍（図中の電極１６Ａ、１６Ｂ直下）と触媒担体１４の内部（たとえば電極１６Ａ、１６Ｂ間における触媒担体１４の中心１４Ｃ付近）でほぼ同じにする必要がある。
【００２３】
本実施形態においては、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の触媒担体１４の発熱量をコントロールすることで、均等な温度分布を実現するものである。
通電による発熱量Ｗは、
Ｗ＝Ｒ×Ｉ２
で表される。ここで、Ｗは発熱量、Ｉは電流、Ｒは電気抵抗である。
【００２４】
また、電気抵抗Ｒは、
Ｒ＝ρ×Ｌ／Ａ
で表される。ここで、ρは通電体（本実施形態では電極１６Ａ、１６Ｂ）の体積抵抗率、Ｌは通電体（電極１６Ａ、１６Ｂ）の長さ、Ａは通電体（電極１６Ａ、１６Ｂ）の断面積である。上の式により、発熱量Ｗをコントロールする手段として、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率ρがパラメータであることが分かる。
【００２５】
図２（Ａ）には、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍と触媒担体１４の中心部の発熱量が模式的に示されており、図２（Ｂ）には、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍と触媒担体１４の中心部の放熱量が模式的に示されている。また、図２（Ｃ）には、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍と触媒担体１４の中心部の温度が模式的に示されている。
【００２６】
図２（Ｂ）に示されるように、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍は、電極１６Ａ、１６Ｂからの放熱と外部ケーブル３０への伝熱により放熱量が大きい。そのため、図２（Ａ）に示されるように、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の中心部の発熱量よりも大きくする必要がある。このため、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の触媒担体１４の発熱量を増加させるために、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くしたものである。すなわち、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くことで、電極１６Ａ、１６Ｂでの発熱を触媒担体１４に与えて、電極１６Ａ、１６Ｂ近傍における触媒担体１４の発熱量を触媒担体１４の内部（たとえば電極１６Ａ、１６Ｂ間における触媒担体１４の中心１４Ｃ付近）の発熱量に比べて多くするようになっている。
【００２７】
触媒担体１４の外周には、絶縁性材料によって筒状に形成された保持部材２４が配置されている。さらに、保持部材２４の外周には、ステンレス等の金属で円筒状に成形されたケース筒体２８が配置されている。すなわち、円筒状のケース筒体２８の内部に、触媒担体１４が収容されると共に、ケース筒体２８と触媒担体１４との間に配置された保持部材２４により、触媒担体１４がケース筒体２８の内部に隙間なく保持されている。そして、絶縁性を有する保持部材２４が触媒担体１４とケース筒体２８との間に配置されているので、触媒担体１４からケース筒体２８への電流の流れが阻止されている。
【００２８】
次に、本実施形態の触媒コンバータ装置１２の作用並びに効果について説明する。
【００２９】
触媒コンバータ装置１２は、そのケース筒体２８が排気管の途中に取り付けられており、触媒担体１４の内部を排気が矢印Ｆ１方向に通過する。このとき、触媒担体１４に担持された触媒により、排気中の有害物質が浄化される。本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、外部ケーブル３０から電流を供給し、端子１８Ａ、１８Ｂ及び電極１６Ａ、１６Ｂによって触媒担体１４を通電し、触媒担体１４を加熱する。触媒担体１４では、電極１６Ａ、１６Ｂ間の電流が矢印ＥＣのように流れる。触媒担体１４を加熱することにより、触媒担体１４に担持された触媒を昇温させ、浄化作用を高く発揮させることができる。たとえば、エンジンの始動直後等、排気の温度が低い場合には、あらかじめ触媒担体１４への通電加熱を行うことで、エンジン始動初期における触媒の浄化性能を確保できる。
【００３０】
本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、触媒担体１４を挟んで対向する一対の電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くする構成とされている。
【００３１】
ここで、図５に示されるように、一対の電極１１６Ａ、１１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル１３０の通電部よりも増加させない構成とされた比較例の触媒コンバータ装置１１２を想定する。図５（Ｂ）に示されるように、触媒担体１１４の電極１１６Ａ、１１６Ｂ近傍は、電極１１６Ａ、１１６Ｂからの放熱と外部ケーブル１３０への伝熱により放熱量が大きい（図２（Ｂ）参照）。そのため、図５（Ａ）に示されるように、触媒担体１１４の内部の電流分布をほぼ均一にして均等発熱を実現しても、放熱量が大きい分、図５（Ｃ）に示されるように、触媒担体１１４の電極１１６Ａ、１１６Ｂ近傍の温度が、触媒担体１４の中心部の温度よりも低下する。
【００３２】
これに対して、本実施形態の触媒コンバータ装置１２では、図２（Ａ）に示されるように、電極１６Ａ、１６Ｂの体積抵抗率を外部ケーブル３０の通電部よりも高くすることで、電極１６Ａ、１６Ｂを発熱させ、その発熱を触媒担体１４に与えて、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍（電極１６Ａ、１６Ｂ直下）の発熱量を触媒担体１４の中心部の発熱量に比べて多くする。すなわち、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の放熱量を補うように、触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の発熱量を触媒担体１４の中心部の発熱量に比べて増加させる（触媒担体１４の電極１６Ａ、１６Ｂ近傍の発熱量を触媒担体１４の放熱量を見越した発熱量とする）。これにより、触媒担体１４の各部位での発熱を均等化することができる。このため、図２（Ｃ）に示されるように、触媒担体１４の温度ムラを少なくして、触媒担体１４をほぼ均一な温度分布に近づけることができる。
【００３３】
次に、図３及び図４を用いて、本発明の第２実施形態の触媒コンバータ装置５２について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３４】
図３に示されるように、排気の流れ方向と直交する断面（直交断面）で見て、触媒担体１４の漸減幅部１４Ｄには、触媒担体１４を挟んで対向するように２枚の電極５６Ａ、５６Ｂが貼着され、さらに電極５６Ａ、５６Ｂの中心にはそれぞれ端子１８Ａ、１８Ｂが接続されている。すなわち、直交断面で見て一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置（本実施形態では中心線ＣＬの位置）に端子１８Ａ、１８Ｂを介して外部ケーブル３０（図２参照）が接続されている。
【００３５】
一対の電極５６Ａ、５６Ｂは、直交断面で見て端子１８Ａ、１８Ｂが設けられた位置（外部ケーブル３０が接続された位置）から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている。言い換えると、一対の電極５６Ａ、５６Ｂは、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａ（中心線ＣＬの位置）から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる位置６０Ｂ（触媒担体１４の幅広部１４Ｗ側の位置）に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている。
【００３６】
本実施形態では、たとえば、電極５６Ａ、５６Ｂの材料や、材料に添加する添加物の量を調整することによって、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成している。電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率は、端子１８Ａ、１８Ｂが設けられた位置から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって徐々に高くなるように構成してもよいし、段階的に高くなるように構成してもよい。
【００３７】
触媒コンバータ装置５２では、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成することで、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置（、端子１８Ａ、１８Ｂが設けられた位置）から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かうにしたがって電流が流れにくくなる。
【００３８】
一般的に、触媒担体１４の体積抵抗率は電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率よりも高いため、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い触媒担体１４の部位（中心線ＣＬ付近）よりも一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い触媒担体１４の部位（幅広部１４Ｗ付近）で電流が流れようとする。これに対し、本実施形態では、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置から一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短くなる方向に向かって一対の電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率が高くなるように構成することで、図４に示されるように、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の電気抵抗と、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の電気抵抗がほぼ同じになるように構成している。
【００３９】
ここで、図３に示されるように、電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率をρ、電極５６Ａ、５６Ｂの長さをＬ、電極５６Ａ、５６Ｂの断面積をＡとしたとき、電気抵抗Ｒは、
Ｒ＝ρ×Ｌ／Ａ
で表される。
また、図４中の二点鎖線で示される触媒担体１４で囲まれた部分は、触媒担体１４による電気抵抗を示している。図４に示されるように、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａでは、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂに比べて、触媒担体１４の電気抵抗が大きい。また、図４中の一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂにおける触媒担体１４で囲まれた部分の外側は、電極５６Ａ、５６Ｂによる電気抵抗を示している。本実施形態では、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａと一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂとで、トータルの電気抵抗がほぼ同じになるように、電極５６Ａ、５６Ｂの体積抵抗率を調整している。
【００４０】
これによって、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が長い位置６０Ａにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の部位と、一対の電極５６Ａ、５６Ｂ間の距離が短い位置６０Ｂにおける電極５６Ａ、５６Ｂ及び触媒担体１４の部位との電流の流れやすさが均等化され、触媒担体１４に電流をより均一に流すことが可能となる。このため、触媒担体１４の温度ムラをより効果的に少なくして、触媒担体１４をほぼ均一な温度分布に近づけることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、触媒担体１４は、一対の電極が接触配置された部位において中心線ＣＬと直交する方向の幅Ｗが電極中心に向かって漸減する漸減幅部１４Ｄと、一対の電極が接触配置されていない部位において中心線ＣＬとほぼ平行に形成された直線状の幅広部１４Ｗと、を備えているが、この構成に限定されず、触媒担体の形状は変更可能である。たとえば、触媒担体の形状は、排気の流れ方向と直交する断面で見て楕円状、太鼓状、円形状などに変更可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１２ 触媒コンバータ装置
１４ 触媒担体
１６Ａ 電極
１６Ｂ 電極
１８Ａ 端子
３０ 外部ケーブル
５２ 触媒コンバータ装置
５６Ａ 電極
５６Ｂ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、
前記排気の流れ方向と直交する直交断面で見て前記触媒担体を挟んで対向する位置で前記触媒担体の外周に接触配置された一対の電極と、
前記電極にそれぞれ接続され、前記電極に電流を供給するための外部ケーブルと、
を有すると共に、
前記電極の体積抵抗率を前記外部ケーブルの通電部よりも高くすることで、前記電極での発熱を前記触媒担体に与えて、前記電極近傍における前記触媒担体の発熱量を前記触媒担体の内部の発熱量に比べて多くした触媒コンバータ装置。
【請求項２】
前記直交断面で見て前記一対の電極間の距離が長い位置に前記外部ケーブルが接続されており、
前記一対の電極は、前記直交断面で見て前記外部ケーブルが接続された位置から前記一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている請求項１に記載の触媒コンバータ装置。
【請求項１】
内燃機関から排出される排気を浄化するための触媒を担持し、通電によって加熱される触媒担体と、
前記排気の流れ方向と直交する直交断面で見て前記触媒担体を挟んで対向する位置で前記触媒担体の外周に接触配置された一対の電極と、
前記電極にそれぞれ接続され、前記電極に電流を供給するための外部ケーブルと、
を有すると共に、
前記電極の体積抵抗率を前記外部ケーブルの通電部よりも高くすることで、前記電極での発熱を前記触媒担体に与えて、前記電極近傍における前記触媒担体の発熱量を前記触媒担体の内部の発熱量に比べて多くした触媒コンバータ装置。
【請求項２】
前記直交断面で見て前記一対の電極間の距離が長い位置に前記外部ケーブルが接続されており、
前記一対の電極は、前記直交断面で見て前記外部ケーブルが接続された位置から前記一対の電極間の距離が短くなる方向に向かって体積抵抗率が高くなるように構成されている請求項１に記載の触媒コンバータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１９７１３（Ｐ２０１２−２１９７１３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６２３９（Ｐ２０１１−８６２３９）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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