電気加熱式の排ガス浄化装置
【課題】電気加熱式の排ガス浄化装置に関し、別途のシステムを適用することなく、排ガス中の凝縮水が浄化装置内に浸入してきた場合でも、通電不可によって触媒加熱がなされず、排ガス浄化が実行できないといった課題が生じ得ない電気加熱式の排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】導電性を有する中空の基材１の内部１ａには少なくとも水平絶縁材５が配されて上方空間１ａ１と下方空間１ａ２が画成され、それぞれの空間にハニカム触媒２Ａ，２Ｂが形成されており、基材１には上方空間１ａ１と下方空間１ａ２のそれぞれに固有の一対の上方電極３Ａと下方電極３Ｂが形成され、上方電極３Ａと下方電極３Ｂのそれぞれによって上方空間と下方空間それぞれのハニカム触媒２Ａ，２Ｂが加熱されるようになっている排ガス浄化装置２００である。
【解決手段】導電性を有する中空の基材１の内部１ａには少なくとも水平絶縁材５が配されて上方空間１ａ１と下方空間１ａ２が画成され、それぞれの空間にハニカム触媒２Ａ，２Ｂが形成されており、基材１には上方空間１ａ１と下方空間１ａ２のそれぞれに固有の一対の上方電極３Ａと下方電極３Ｂが形成され、上方電極３Ａと下方電極３Ｂのそれぞれによって上方空間と下方空間それぞれのハニカム触媒２Ａ，２Ｂが加熱されるようになっている排ガス浄化装置２００である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば車両に搭載されて排ガスを浄化する排ガス浄化装置に係り、特に触媒を電気加熱することによって排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種産業界においては、環境影響負荷低減に向けた様々な取り組みが世界規模でおこなわれており、中でも、自動車産業においては、燃費性能に優れたガソリンエンジン車は勿論のこと、ハイブリッド車や電気自動車等のいわゆるエコカーの普及とそのさらなる性能向上に向けた開発が日々進められている。
【０００３】
ところで、車両エンジンとマフラーを繋ぐ排ガスの排気系統には、常温時の排ガスを浄化することに加えて、冷間時には電気加熱によって触媒を活性化させて排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化装置が搭載されることがある。この電気加熱式の排ガス浄化装置は、たとえば特許文献１に開示されるハニカムヒーターの構造からも明らかなように、ハニカム触媒に一対の電極を取り付け、電極を通電することでハニカム触媒を加熱し、ハニカム触媒の活性を高めてこれを通過する排ガスを無害化するものである（電気加熱式触媒（EHC: Electrically Heated Converter））。
【０００４】
また、この排気系統には、別途の三元触媒を備えた排ガス浄化装置も搭載されており、たとえば電気加熱式の排ガス浄化装置で浄化しきれなかった排ガスをこの三元触媒浄化装置にて浄化し、浄化された排ガスがサブマフラーやメインマフラーなどからなるマフラーに流通されるようになっている。
【０００５】
電気加熱式触媒の反応初期の温度は３００℃程度であるが、たとえばエンジン作動時に生成される排ガスが排気されるまでの極めて短い時間で、触媒を効果的に加熱し、その性能を発揮し得る状態にすることが重要である。
【０００６】
上記する排ガス中には多量の水分が含まれているが、これが排気系統の下流側の低温領域で冷却されると、排ガス中の水分が凝縮水となり、たとえば車両走行時にはこの凝縮水がサブマフラー位置に１リットル以上の量にまで増大しながら留まることがある。そして、車両制動時には、この凝縮水が上記する排ガス浄化装置やさらに上流側のスタートコンバーターにまで逆流することもあり得る。
【０００７】
従来の電気加熱式の排ガス浄化装置においては、逆流してきた凝縮水によって電極の絶縁不良（漏電）が生じ、通電不可となり得るといった課題が懸念されていた。これは、従来の排ガス浄化装置を構成する電極が凝縮水に曝されている構造となっていたこともその要因の一つである。
【０００８】
漏電時には触媒の電気加熱ができないことより、たとえば上記するエンジン作動時や車両制動時においては電気加熱式触媒による排ガス浄化が全く期待できない。そこで、この漏電を回避するべく、排ガス浄化装置を含む浄化システムの全体を降圧システムとするといった改良も考えられるが、この場合には別途のシステムを車両に搭載することとなり、車両重量の増加に伴う燃費性能低下の原因となりかねない。
【０００９】
排ガスからの凝縮水の生成が不可避であることに鑑みれば、凝縮水の生成や生成された凝縮水が排ガス浄化装置に逆流してくることを許容しながら、当該浄化装置の構造に改良を加えることで、仮に凝縮水が浄化装置内に浸入してきた場合でも電気加熱式触媒の加熱を可能とし、もって排ガス浄化を保障することのできる装置の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−２８８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、電気加熱式の排ガス浄化装置に関し、別途のシステムを適用することなく、排ガス中の凝縮水が浄化装置内に浸入してきた場合でも、通電不可によって触媒加熱がなされず、排ガス浄化が実行できないといった課題が生じ得ない電気加熱式の排ガス浄化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】
【００１２】
前記目的を達成すべく、本発明による電気加熱式の排ガス浄化装置は、導電性を有する中空の基材と該基材内に収容されたハニカム触媒を少なくとも備え、排ガスの排気系統に設置されて該排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化装置であって、前記基材の内部には少なくとも水平絶縁材が配されて上方空間と下方空間が画成され、それぞれの空間にハニカム触媒が形成されており、基材には上方空間と下方空間のそれぞれに固有の一対の電極である上方電極と下方電極が形成され、上方電極と下方電極のそれぞれによって上方空間と下方空間それぞれのハニカム触媒が加熱されるようになっており、下方電極への通電を止めることができるようになっているものである。
【００１３】
本発明の排ガス浄化装置は、電気加熱式触媒が導電性基材の中空内に設けられた装置に関し、この基材内部を少なくとも上下２つの空間に分離し、双方の空間それぞれに固有の一対の電極を設けることにより、凝縮水が溜まり得る下方空間に対応した電極の過電流を検知して漏電前に通電を停止し、これと同時に上方空間の触媒には通電を継続してハニカム触媒を加熱し、排ガスの浄化を停止させることなく担保するものである。
【００１４】
さらには、導電性の基材により、上方空間の電極で生じた熱を下方空間へ伝熱して溜まった凝縮水を早期に蒸散させ、下方空間を通電可能な状態に移行させるようにしている。
【００１５】
ここで、使用されるハニカム触媒は特に限定されるものではないが、炭化ケイ素やステンレス系金属等の導電性金属からなる四角形もしくは六角形の多数の格子輪郭からなり、各格子内にアルミナやジルコニア、セリア等を主成分とするマトリックス担体内に白金やパラジウム、ロジウムなどの触媒金属が分散して担持され、格子中央には排ガスが通過する通気孔が形成された構造を有するものである。
【００１６】
この排ガス浄化装置が配設される排気系統には、エンジン、排ガス浄化装置、三元触媒、サブマフラー、メインマフラーなどが順に配設されている。
【００１７】
また、基材内を上下２つの空間に分割する水平絶縁材は、セラミックス、セメント、熱硬化性もしくは熱可塑性の樹脂などから形成される。
【００１８】
本発明の電気加熱式の排ガス浄化装置は、従来構造の排ガス浄化装置に対して、基材を少なくとも上下２つの空間に分割し、それぞれの空間に固有の一対の電極を設けただけの極めて簡易な改良構造を有するものである。この簡易な改良構造により、凝縮水の生成や生成された凝縮水が排ガス浄化装置に逆流してくることを許容しながら、一部のハニカム触媒への通電を担保して排ガス浄化を保障することができる。
【００１９】
なお、基材の内部における水平絶縁材の配設位置（もしくは配設レベル）、すなわちこの位置によって変化する上方空間と下方空間それぞれの体積は、逆流し得る凝縮水の量や、排ガス浄化を最小限保障するに当たって上方空間に要求される電流値、さらにはこの電流値によって決定される下方空間へ伝熱される熱量などが総合勘案されて調整されるのがよい。したがって、たとえば、水平絶縁材がたとえば円形輪郭の基材の中央位置（中心点を通る直径）に配設された形態、水平中心よりも上方に配設された形態（上方空間の体積が相対的に小さくなる）、水平中心よりも下方に配設された形態（上方空間の体積が相対的に大きくなる）などの形態バリエーションが挙げられる。
【００２０】
また、本発明による電気加熱式の排ガス浄化装置の他の実施の形態において、少なくとも前記下方空間にはさらに鉛直絶縁材が配され、少なくとも該下方空間が複数の分割空間に画成されるとともにそれぞれの分割空間には固有のハニカム触媒と固有の一対の電極である分割電極が形成されており、前記下方電極が複数の該分割電極からなるものである。
ここで、「少なくとも下方空間にはさらに鉛直絶縁材が配され」とは、下方空間にのみ鉛直絶縁材が配された形態のほか、上方空間と下方空間の双方に鉛直絶縁材が配された形態を包含する意味である。
【００２１】
また、「複数の分割空間」とは、たとえば下方空間が１つの鉛直絶縁材にて２つの分割空間を成す形態、２つ以上の鉛直絶縁材にて３つ以上の分割空間を成す形態などを包含している。
【００２２】
そして、形成された分割空間のそれぞれが固有のハニカム触媒と固有の一対の電極を有している。たとえば２つの鉛直絶縁材にて下方空間が３つの分割空間を成す形態においては、その中央の分割空間にのみ凝縮水が溜まって過電流が生じていた場合でも、この分割空間の電極への通電のみを停止し、その他の２つの分割空間はそれぞれに固有の電極に通電されて固有のハニカム触媒を加熱することができ、これと上方空間のハニカム触媒とで排ガス浄化を保障することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明による電気加熱式の排ガス浄化装置の好ましい実施の形態は、下方電極間の電流値、もしくは下方電極が複数の下方分割電極からなる場合はそれぞれの分割電極間の電流値、を測定するセンサと、該センサからの測定データが送信される制御部を前記排ガス浄化装置がさらに備え、前記制御部には一定の電流閾値が設定されており、前記測定データが該電流閾値を超えた際に該測定データに対応する下方電極もしくは分割電極への通電が該制御部にてＯＦＦ制御され、少なくとも上方電極への通電は継続されるようになっているものである。
【００２４】
たとえば、下方電極や、これが分割されて複数の分割電極からなる場合の各分割電極が、電源と通じる回路中にそれぞれに固有のスイッチング素子を備えているのがよい。そして、通電可能時の電流値と漏電に至り得る過電流値との間の任意の電流値を電流閾値として設定し、たとえば下方電極の電流値に関する測定データがこの電流閾値を超えていると制御部にて判定された際に、制御部よりスイッチング素子にＯＦＦ指令信号が送信されて下方電極への通電がＯＦＦ制御されるような制御機構が構成できる。
【００２５】
なお、下方電極への通電がＯＦＦ制御されている際に、上方電極への通電はそのまま継続され、上方空間に対応するハニカム触媒の加熱が継続されて排ガス浄化は保証される。さらに、基材を介して、上方で生じた熱が下方へ伝熱され、下方空間に溜まっている凝縮水を可及的速やかに蒸散し、下方電極の過電流状態が解消された際に、下方電極への通電が再開され、初期の排ガス浄化性能を回復させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から理解できるように、本発明の電気加熱式の排ガス浄化装置によれば、水平絶縁材にて中空の基材を少なくとも上下２つの空間に分割し、それぞれの空間に固有の一対の電極を設けた改良構造により、該装置内に浸入してきた凝縮水によって下方空間に過電流が生じ、漏電前に下方空間への通電を停止した場合であっても、通電可能な上方空間への通電が担保され、これによって上方空間内のハニカム触媒の加熱とこれによる継続的な排ガス浄化を保証することができる。また、基材を介して上方で生じた熱が下方へ伝熱され、下方空間に溜まっている凝縮水を可及的速やかに蒸散させ、下方電極の過電流状態が解消された際には下方電極への通電が再開され、初期の排ガス浄化性能を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の排ガス浄化装置を含む排ガスの排気系統を説明した模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の排ガス浄化装置の一実施の形態を説明した模式図であり、（ｂ）は図２ａのｂ部の拡大図である。
【図３】本発明の排ガス浄化装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）はいずれも基材の内部の分割形態を説明した模式図である。
【図５】図２で示す排ガス浄化装置の制御フロー図である。
【図６】図３で示す排ガス浄化装置の制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の排ガス浄化装置を含む排ガスの排気系統を説明した模式図であり、図２ａは本発明の排ガス浄化装置の一実施の形態を説明した模式図であり、図２ｂは図２ａのｂ部の拡大図である。さらに、図３は本発明の排ガス浄化装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【００２９】
本発明の電気加熱式の排ガス浄化装置２００は、図１で示す排気系統内に介在するものであり、この排気系統には、エンジン１００、排ガス浄化装置２００、三元触媒浄化装置３００、サブマフラー４００およびメインマフラー５００が配されて相互に系統管で繋がれ、エンジン１００で生成された排ガスは同図のＸ１方向に排気されるようになっている。
【００３０】
図示する排気系統では、たとえばエンジン１００を始動させた際に、可及的速やかに排ガス浄化装置２００を構成するハニカム触媒を所定温度まで加熱昇温し、エンジンから流通してくる排ガスをこのハニカム触媒にて効果的に浄化することが重要であり、排ガス浄化装置２００で浄化しきれなかった排ガスはその下流に位置する三元触媒浄化装置３００にて浄化されることになる。
【００３１】
電気加熱式の排ガス浄化装置２００は、浄化装置本体１０と、制御部３０、浄化装置本体１０に通電する電源２０から大略構成される。
【００３２】
ここで、図２，３の順に、排ガス浄化装置の実施の形態を詳述する。
図２で示す排ガス浄化装置２００を構成する浄化装置本体１０は、導電性で中空の基材１と、その中空内部１ａに配設された水平絶縁材５と、この水平絶縁材５によって内部１ａが上下２つに分割された上方空間１ａ１、下方空間１ａ２のそれぞれに配設されたハニカム触媒２Ａ，２Ｂと、上方空間のハニカム触媒２Ａを加熱する一対の電極３Ａおよび下方空間のハニカム触媒２Ｂを加熱する一対の電極３Ｂと、から大略構成されている。なお、各電極３Ａ，３Ｂは、短絡防止用の絶縁カバー３Ａａ，３Ｂｂで回路電線の根元がカバーされている。また、図示を省略するが、基材１は不図示のコンバータケースに収容され、このコンバータケースと基材１の当接箇所には不図示の緩衝マットなどが介在しているのがよい。
【００３３】
基材１は、炭化ケイ素やステンレス系金属等の導電性金属からなり、その内部のハニカム触媒２Ａ，２Ｂを構成する多数の格子輪郭も基材１と同様の導電性素材から形成することができる。
【００３４】
ハニカム触媒２Ａ（ハニカム触媒２Ｂも同様）は、図２ｂで示すように、炭化ケイ素やステンレス系金属等の導電性金属からなる四角形の多数の格子輪郭２Ａａからなり、各格子内にアルミナやジルコニア、セリア等を主成分とするマトリックス担体内に白金やパラジウム、ロジウムなどの触媒金属が分散して担持された触媒層２Ａｂが形成され、触媒層２Ａｂの内部には少なくとも排ガスが通過する通気孔２Ａｃが形成されている。
【００３５】
さらに、基材１の内部１ａを上下２つの空間に分割する水平絶縁材５は、セラミックス、セメント、熱硬化性もしくは熱可塑性の樹脂などから形成される。
【００３６】
基材１の各電極３Ａ，３Ｂへ通電されると、導電性を有する基材１から各格子輪郭２Ａａへ電流が流れ、触媒層２Ａｂが加熱昇温されて触媒活性が高められる。
【００３７】
上方空間のハニカム触媒２Ａおよび下方空間のハニカム触媒２Ｂにはそれぞれに固有の電極３Ａ，３Ｂが設けられ、これらの正極および負極が並列回路４を成して電源３０に電気的に繋がっている。
【００３８】
したがって、仮に下方空間に凝縮水が溜まり、通常通電時よりも大きな過電流が流れているために漏電前に下方空間の電極３Ｂへの通電を停止した場合でも、これとは独立した上方空間の電極３Ａへの通電を継続することができ、基材１の上方領域で昇温した熱は下方領域へ伝熱され、この熱によって下方空間１ａ２内に溜まった凝縮水を蒸散させて過電流状態を解消させ、下方空間の電極３Ｂへの通電を再開させることができる。
【００３９】
ここで、上記する下方空間の電極回路に生じている過電流状態の検知やその際の通電停止制御に関して説明する。
【００４０】
下方空間の電極回路には、図２ａで示すように電流センサ７とスイッチング素子６が介在しており、これら電流センサ７およびスイッチング素子６はともに制御部２０に通じている。
【００４１】
制御部２０内の詳細な構成の図示は省略するが、この制御部２０内には、電流センサ７からの電流値に関する測定データが入力されるインターフェース、所定の電流閾値データが格納されている格納部、測定データと電流閾値データを比較する比較演算部、測定データが電流閾値データよりも大きな場合にスイッチング素子６に対してＯＦＦ制御信号を送信する信号送信部、これら各部の作動を司るＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭ、さらにはこれらを繋ぐバスなどが内蔵されている。
【００４２】
たとえばサブマフラー４００側から凝縮水が逆流して浄化装置本体１０の特に下方空間１ａ２内に浸入し、これが所定量溜まると、この回路内には過電流が流れることになる。
一方、制御部２０の格納部には、通電可能時の電流値と漏電に至り得る過電流値との間の任意の電流値が電流閾値として格納されている。
【００４３】
電流センサ７は電極３Ｂの回路内を流れる電流値を常時測定しているが、下方空間の電極回路に過電流が流れ、この過電流に関する測定データが制御部２０に送信されると、この制御部２０より電極３Ｂの回路への通電を停止するべく、スイッチング素子６にＯＦＦ信号が送信されるようになっている。この通電停止により、電極間の漏電が効果的に阻止される。
【００４４】
一方、図３で示す排ガス浄化装置２００Ａを構成する浄化装置本体１０Ａは、基材１の内部１ａを水平絶縁材５のみならず鉛直絶縁材８にて分割し、上方空間と下方空間がこれらの部材５，８にてそれぞれ２分割されて合計４つの分割空間１ａ１’、１ａ２’からなるものである。
【００４５】
また、それぞれの分割空間１ａ１’、１ａ２’に固有の一対の電極３Ａ１、３Ｂ１を形成するべく、鉛直絶縁材８の両側に対向する基材１表面の電極と対を成す電極が配設されている。
【００４６】
さらに、各分割空間１ａ１’、１ａ２’に対応する電極回路内に電流センサ７とスイッチング素子６が介在し、これらが制御部２０にデータ送受信可能に接続されている。
浄化装置本体１０Ａによれば、下方空間の左右いずれか一方の分割空間のみ過電流が流れている場合や、下方空間のみならず上方空間の左右いずれか一方の分割空間にも過電流が流れている場合に、過電流が流れている空間の電極回路への通電を停止させることができ、浄化装置本体１０よりもより精緻な制御が可能となる。
【００４７】
尤も、浄化装置本体１０と浄化装置本体１０Ａは双方に固有のメリットがあり、浄化装置本体１０では、基材の内部が上下２つの空間しか分割されていないものの、分割数が少ないことからスイッチング素子や電流センサ数が少なくて済み、制御部における演算負荷も少ない。一方、浄化装置本体１０Ａでは、基材の内部が４つの空間に分割されていることから、通電継続可能な基材内部のエリア選別をより精緻におこなうことができる。
【００４８】
図４は、基材の内部の分割形態のバリエーションの一例を示したものであり、ハニカム触媒の図示を省略して、基材１の輪郭とその内部に配設され得る水平絶縁材５、鉛直絶縁材８のみを模擬したものである。なお、基材１の輪郭は円形であるが、円形以外にも、楕円形、矩形、正方形やそれ以外の多角形など、配設されるスペースや他の機器との関係で所望の輪郭が設定できる。
【００４９】
図４ａは図２ａの基材形態を、図４ｆは図３の基材形態をそれぞれ示すものであり、図４ａは円中心Ｏを通る水平絶縁材５にて上方空間１ａ１と下方空間１ａ２の各面積および各体積が同一である基材形態である。一方、図４ｆは円中心Ｏを通る水平絶縁材５および鉛直絶縁材８にて上方および下方の各分割空間１ａ１’、１ａ２’の各面積および各体積が同一である基材形態である。
【００５０】
一方、図４ｂで示す基材は、水平絶縁材５が円中心Ｏよりも上方に配設され、上方空間１ａ１の体積が相対的に小さくなっている形態であり、図４ｃで示す基材は、逆に水平絶縁材５が円中心Ｏよりも下方に配設され、上方空間１ａ１の体積が相対的に大きくなっている形態である。
【００５１】
これら水平絶縁材５の配設レベルは、逆流し得る凝縮水の量や、排ガス浄化を最小限保障するに当たって上方空間に要求される電流値、さらにはこの電流値によって決定される下方空間へ伝熱される熱量などを加味して調整されるのがよい。
【００５２】
また、図４ｄで示す基材は、図４ａに対して円中心Ｏを通る鉛直絶縁材８にて下方空間を２つの分割空間１ａ２’に分割してなる形態であり、図４ｅで示す基材は、４ａに対して２つの鉛直絶縁材８にて下方空間を３つの分割空間１ａ２”に分割してなる形態である。
【００５３】
次に、図５で示す排ガス浄化装置２００の制御フロー図、図６で示す排ガス浄化装置２００Ａの制御フロー図を参照して、過電流の測定とこの測定データを使用してなる通電停止の有無を判断する制御部における制御方法を概説する。
【００５４】
まず、下方空間の電極回路への通電の有無を判断する排ガス浄化装置２００の制御方法に関し、エンジン始動（ステップＳ１）の後に、上方電極と下方電極への通電が開示され、下方電極の電流値を電流センサにて測定し、測定データが制御部へ随時送信される（ステップＳ２）。
【００５５】
送信されてきた測定データを、既述するように制御部内の格納部に格納されている電流閾値と比較演算部にて比較する（ステップＳ３）。
【００５６】
この電流閾値は、通常通電時よりも大きな電流値であって漏電に至り得る所定の電流値に設定されており、測定データが電流閾値よりも小さい場合には下方空間の電極回路において漏電の危険性はないとして上下双方の電極回路における通電を所定時間継続する（ステップＳ４）。
【００５７】
一方、測定データが電流閾値よりも大きい場合には下方空間の電極回路において漏電の危険性があるとして下方電極のみ通電を停止し（ステップＳ５）、所定時間経過させた後に測定データと電流閾値の比較を再度実行する（ステップＳ６）。このステップＳ５からステップＳ６までの時間の間に、基材を介して上方電極で生じた熱が基材の下方に伝熱され、この熱で溜まっている凝縮水が蒸散され、下方電極の過電流状態が解消された際には、ステップＳ６で測定データが電流閾値よりも小さくなる結果が得られることになる。この場合には、ステップＳ２に戻り、ステップＳ３、ステップＳ４に移行して上下双方の電極への通電が再開される。
【００５８】
なお、これらのルーチンを所定回数繰り返しても依然として測定データが電流閾値より大きな状態が解消されない場合には、他の部位で漏電が生じている、もしくは蒸発できない量の凝縮水で冠水してしまっている、などと判断し、システム異常が警報されるようにしておくのがよい。
【００５９】
また、図示を省略するが、浄化装置本体１０内に熱電対を配設しておき、基材１の下方空間内の基材温度を常時計測し、この温度データも制御部へ送信するような制御機構であってもよい。この場合、基材１の温度にも温度閾値を設けておき、ステップＳ４からさらに下方の基材温度と温度閾値とを比較するステップがあり、基材温度が温度閾値以上の場合は通電を終了し、温度閾値未満の場合には上下双方の電極への通電を継続するべくステップＳ４に戻るような制御方法を適用できる。
【００６０】
一方、図６で示す排ガス浄化装置２００Ａの制御フローでは、図５の制御フローに対し、制御される電極回路が各分割空間に対応した４つの電極回路のすべてである点で相違している（図５におけるステップＳ２〜Ｓ６がステップＳ２’〜ステップＳ６’となる）。
【００６１】
上記する本発明の排ガス浄化装置２００，２００Ａを適用することにより、排ガス浄化装置を構成する浄化装置本体１０，１０Ａへ凝縮水が逆流してきた場合でも、この凝縮水による電極回路の漏電が回避され、かつ、一部のハニカム触媒の加熱昇温を継続して排ガス浄化を継続することができる。さらに、通電が継続している電極回路での熱を基材を介して通電停止の回路領域に伝熱し、凝縮水を可及的速やかに蒸散させて通電停止回路の通電を再開させることができるものである。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１…基材、１ａ…内部（中空部）、１ａ１…上方空間、１ａ２…下方空間、２Ａ…上方空間のハニカム触媒、２Ａａ…格子輪郭、２Ａｂ…触媒層、２Ａｃ…通気孔、２Ｂ…下方空間のハニカム触媒、３Ａ…上方電極、３Ｂ…下方電極、３Ａ１、３Ｂ１…分割電極、４…回路、５…水平絶縁材、６…スイッチング素子、７…センサ、８…鉛直絶縁材、１０，１０Ａ…浄化装置本体、２０…制御部、３０…電源、２００，２００Ａ…排ガス浄化装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば車両に搭載されて排ガスを浄化する排ガス浄化装置に係り、特に触媒を電気加熱することによって排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種産業界においては、環境影響負荷低減に向けた様々な取り組みが世界規模でおこなわれており、中でも、自動車産業においては、燃費性能に優れたガソリンエンジン車は勿論のこと、ハイブリッド車や電気自動車等のいわゆるエコカーの普及とそのさらなる性能向上に向けた開発が日々進められている。
【０００３】
ところで、車両エンジンとマフラーを繋ぐ排ガスの排気系統には、常温時の排ガスを浄化することに加えて、冷間時には電気加熱によって触媒を活性化させて排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化装置が搭載されることがある。この電気加熱式の排ガス浄化装置は、たとえば特許文献１に開示されるハニカムヒーターの構造からも明らかなように、ハニカム触媒に一対の電極を取り付け、電極を通電することでハニカム触媒を加熱し、ハニカム触媒の活性を高めてこれを通過する排ガスを無害化するものである（電気加熱式触媒（EHC: Electrically Heated Converter））。
【０００４】
また、この排気系統には、別途の三元触媒を備えた排ガス浄化装置も搭載されており、たとえば電気加熱式の排ガス浄化装置で浄化しきれなかった排ガスをこの三元触媒浄化装置にて浄化し、浄化された排ガスがサブマフラーやメインマフラーなどからなるマフラーに流通されるようになっている。
【０００５】
電気加熱式触媒の反応初期の温度は３００℃程度であるが、たとえばエンジン作動時に生成される排ガスが排気されるまでの極めて短い時間で、触媒を効果的に加熱し、その性能を発揮し得る状態にすることが重要である。
【０００６】
上記する排ガス中には多量の水分が含まれているが、これが排気系統の下流側の低温領域で冷却されると、排ガス中の水分が凝縮水となり、たとえば車両走行時にはこの凝縮水がサブマフラー位置に１リットル以上の量にまで増大しながら留まることがある。そして、車両制動時には、この凝縮水が上記する排ガス浄化装置やさらに上流側のスタートコンバーターにまで逆流することもあり得る。
【０００７】
従来の電気加熱式の排ガス浄化装置においては、逆流してきた凝縮水によって電極の絶縁不良（漏電）が生じ、通電不可となり得るといった課題が懸念されていた。これは、従来の排ガス浄化装置を構成する電極が凝縮水に曝されている構造となっていたこともその要因の一つである。
【０００８】
漏電時には触媒の電気加熱ができないことより、たとえば上記するエンジン作動時や車両制動時においては電気加熱式触媒による排ガス浄化が全く期待できない。そこで、この漏電を回避するべく、排ガス浄化装置を含む浄化システムの全体を降圧システムとするといった改良も考えられるが、この場合には別途のシステムを車両に搭載することとなり、車両重量の増加に伴う燃費性能低下の原因となりかねない。
【０００９】
排ガスからの凝縮水の生成が不可避であることに鑑みれば、凝縮水の生成や生成された凝縮水が排ガス浄化装置に逆流してくることを許容しながら、当該浄化装置の構造に改良を加えることで、仮に凝縮水が浄化装置内に浸入してきた場合でも電気加熱式触媒の加熱を可能とし、もって排ガス浄化を保障することのできる装置の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−２８８５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、電気加熱式の排ガス浄化装置に関し、別途のシステムを適用することなく、排ガス中の凝縮水が浄化装置内に浸入してきた場合でも、通電不可によって触媒加熱がなされず、排ガス浄化が実行できないといった課題が生じ得ない電気加熱式の排ガス浄化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】
【００１２】
前記目的を達成すべく、本発明による電気加熱式の排ガス浄化装置は、導電性を有する中空の基材と該基材内に収容されたハニカム触媒を少なくとも備え、排ガスの排気系統に設置されて該排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化装置であって、前記基材の内部には少なくとも水平絶縁材が配されて上方空間と下方空間が画成され、それぞれの空間にハニカム触媒が形成されており、基材には上方空間と下方空間のそれぞれに固有の一対の電極である上方電極と下方電極が形成され、上方電極と下方電極のそれぞれによって上方空間と下方空間それぞれのハニカム触媒が加熱されるようになっており、下方電極への通電を止めることができるようになっているものである。
【００１３】
本発明の排ガス浄化装置は、電気加熱式触媒が導電性基材の中空内に設けられた装置に関し、この基材内部を少なくとも上下２つの空間に分離し、双方の空間それぞれに固有の一対の電極を設けることにより、凝縮水が溜まり得る下方空間に対応した電極の過電流を検知して漏電前に通電を停止し、これと同時に上方空間の触媒には通電を継続してハニカム触媒を加熱し、排ガスの浄化を停止させることなく担保するものである。
【００１４】
さらには、導電性の基材により、上方空間の電極で生じた熱を下方空間へ伝熱して溜まった凝縮水を早期に蒸散させ、下方空間を通電可能な状態に移行させるようにしている。
【００１５】
ここで、使用されるハニカム触媒は特に限定されるものではないが、炭化ケイ素やステンレス系金属等の導電性金属からなる四角形もしくは六角形の多数の格子輪郭からなり、各格子内にアルミナやジルコニア、セリア等を主成分とするマトリックス担体内に白金やパラジウム、ロジウムなどの触媒金属が分散して担持され、格子中央には排ガスが通過する通気孔が形成された構造を有するものである。
【００１６】
この排ガス浄化装置が配設される排気系統には、エンジン、排ガス浄化装置、三元触媒、サブマフラー、メインマフラーなどが順に配設されている。
【００１７】
また、基材内を上下２つの空間に分割する水平絶縁材は、セラミックス、セメント、熱硬化性もしくは熱可塑性の樹脂などから形成される。
【００１８】
本発明の電気加熱式の排ガス浄化装置は、従来構造の排ガス浄化装置に対して、基材を少なくとも上下２つの空間に分割し、それぞれの空間に固有の一対の電極を設けただけの極めて簡易な改良構造を有するものである。この簡易な改良構造により、凝縮水の生成や生成された凝縮水が排ガス浄化装置に逆流してくることを許容しながら、一部のハニカム触媒への通電を担保して排ガス浄化を保障することができる。
【００１９】
なお、基材の内部における水平絶縁材の配設位置（もしくは配設レベル）、すなわちこの位置によって変化する上方空間と下方空間それぞれの体積は、逆流し得る凝縮水の量や、排ガス浄化を最小限保障するに当たって上方空間に要求される電流値、さらにはこの電流値によって決定される下方空間へ伝熱される熱量などが総合勘案されて調整されるのがよい。したがって、たとえば、水平絶縁材がたとえば円形輪郭の基材の中央位置（中心点を通る直径）に配設された形態、水平中心よりも上方に配設された形態（上方空間の体積が相対的に小さくなる）、水平中心よりも下方に配設された形態（上方空間の体積が相対的に大きくなる）などの形態バリエーションが挙げられる。
【００２０】
また、本発明による電気加熱式の排ガス浄化装置の他の実施の形態において、少なくとも前記下方空間にはさらに鉛直絶縁材が配され、少なくとも該下方空間が複数の分割空間に画成されるとともにそれぞれの分割空間には固有のハニカム触媒と固有の一対の電極である分割電極が形成されており、前記下方電極が複数の該分割電極からなるものである。
ここで、「少なくとも下方空間にはさらに鉛直絶縁材が配され」とは、下方空間にのみ鉛直絶縁材が配された形態のほか、上方空間と下方空間の双方に鉛直絶縁材が配された形態を包含する意味である。
【００２１】
また、「複数の分割空間」とは、たとえば下方空間が１つの鉛直絶縁材にて２つの分割空間を成す形態、２つ以上の鉛直絶縁材にて３つ以上の分割空間を成す形態などを包含している。
【００２２】
そして、形成された分割空間のそれぞれが固有のハニカム触媒と固有の一対の電極を有している。たとえば２つの鉛直絶縁材にて下方空間が３つの分割空間を成す形態においては、その中央の分割空間にのみ凝縮水が溜まって過電流が生じていた場合でも、この分割空間の電極への通電のみを停止し、その他の２つの分割空間はそれぞれに固有の電極に通電されて固有のハニカム触媒を加熱することができ、これと上方空間のハニカム触媒とで排ガス浄化を保障することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明による電気加熱式の排ガス浄化装置の好ましい実施の形態は、下方電極間の電流値、もしくは下方電極が複数の下方分割電極からなる場合はそれぞれの分割電極間の電流値、を測定するセンサと、該センサからの測定データが送信される制御部を前記排ガス浄化装置がさらに備え、前記制御部には一定の電流閾値が設定されており、前記測定データが該電流閾値を超えた際に該測定データに対応する下方電極もしくは分割電極への通電が該制御部にてＯＦＦ制御され、少なくとも上方電極への通電は継続されるようになっているものである。
【００２４】
たとえば、下方電極や、これが分割されて複数の分割電極からなる場合の各分割電極が、電源と通じる回路中にそれぞれに固有のスイッチング素子を備えているのがよい。そして、通電可能時の電流値と漏電に至り得る過電流値との間の任意の電流値を電流閾値として設定し、たとえば下方電極の電流値に関する測定データがこの電流閾値を超えていると制御部にて判定された際に、制御部よりスイッチング素子にＯＦＦ指令信号が送信されて下方電極への通電がＯＦＦ制御されるような制御機構が構成できる。
【００２５】
なお、下方電極への通電がＯＦＦ制御されている際に、上方電極への通電はそのまま継続され、上方空間に対応するハニカム触媒の加熱が継続されて排ガス浄化は保証される。さらに、基材を介して、上方で生じた熱が下方へ伝熱され、下方空間に溜まっている凝縮水を可及的速やかに蒸散し、下方電極の過電流状態が解消された際に、下方電極への通電が再開され、初期の排ガス浄化性能を回復させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から理解できるように、本発明の電気加熱式の排ガス浄化装置によれば、水平絶縁材にて中空の基材を少なくとも上下２つの空間に分割し、それぞれの空間に固有の一対の電極を設けた改良構造により、該装置内に浸入してきた凝縮水によって下方空間に過電流が生じ、漏電前に下方空間への通電を停止した場合であっても、通電可能な上方空間への通電が担保され、これによって上方空間内のハニカム触媒の加熱とこれによる継続的な排ガス浄化を保証することができる。また、基材を介して上方で生じた熱が下方へ伝熱され、下方空間に溜まっている凝縮水を可及的速やかに蒸散させ、下方電極の過電流状態が解消された際には下方電極への通電が再開され、初期の排ガス浄化性能を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の排ガス浄化装置を含む排ガスの排気系統を説明した模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の排ガス浄化装置の一実施の形態を説明した模式図であり、（ｂ）は図２ａのｂ部の拡大図である。
【図３】本発明の排ガス浄化装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）はいずれも基材の内部の分割形態を説明した模式図である。
【図５】図２で示す排ガス浄化装置の制御フロー図である。
【図６】図３で示す排ガス浄化装置の制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の排ガス浄化装置を含む排ガスの排気系統を説明した模式図であり、図２ａは本発明の排ガス浄化装置の一実施の形態を説明した模式図であり、図２ｂは図２ａのｂ部の拡大図である。さらに、図３は本発明の排ガス浄化装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【００２９】
本発明の電気加熱式の排ガス浄化装置２００は、図１で示す排気系統内に介在するものであり、この排気系統には、エンジン１００、排ガス浄化装置２００、三元触媒浄化装置３００、サブマフラー４００およびメインマフラー５００が配されて相互に系統管で繋がれ、エンジン１００で生成された排ガスは同図のＸ１方向に排気されるようになっている。
【００３０】
図示する排気系統では、たとえばエンジン１００を始動させた際に、可及的速やかに排ガス浄化装置２００を構成するハニカム触媒を所定温度まで加熱昇温し、エンジンから流通してくる排ガスをこのハニカム触媒にて効果的に浄化することが重要であり、排ガス浄化装置２００で浄化しきれなかった排ガスはその下流に位置する三元触媒浄化装置３００にて浄化されることになる。
【００３１】
電気加熱式の排ガス浄化装置２００は、浄化装置本体１０と、制御部３０、浄化装置本体１０に通電する電源２０から大略構成される。
【００３２】
ここで、図２，３の順に、排ガス浄化装置の実施の形態を詳述する。
図２で示す排ガス浄化装置２００を構成する浄化装置本体１０は、導電性で中空の基材１と、その中空内部１ａに配設された水平絶縁材５と、この水平絶縁材５によって内部１ａが上下２つに分割された上方空間１ａ１、下方空間１ａ２のそれぞれに配設されたハニカム触媒２Ａ，２Ｂと、上方空間のハニカム触媒２Ａを加熱する一対の電極３Ａおよび下方空間のハニカム触媒２Ｂを加熱する一対の電極３Ｂと、から大略構成されている。なお、各電極３Ａ，３Ｂは、短絡防止用の絶縁カバー３Ａａ，３Ｂｂで回路電線の根元がカバーされている。また、図示を省略するが、基材１は不図示のコンバータケースに収容され、このコンバータケースと基材１の当接箇所には不図示の緩衝マットなどが介在しているのがよい。
【００３３】
基材１は、炭化ケイ素やステンレス系金属等の導電性金属からなり、その内部のハニカム触媒２Ａ，２Ｂを構成する多数の格子輪郭も基材１と同様の導電性素材から形成することができる。
【００３４】
ハニカム触媒２Ａ（ハニカム触媒２Ｂも同様）は、図２ｂで示すように、炭化ケイ素やステンレス系金属等の導電性金属からなる四角形の多数の格子輪郭２Ａａからなり、各格子内にアルミナやジルコニア、セリア等を主成分とするマトリックス担体内に白金やパラジウム、ロジウムなどの触媒金属が分散して担持された触媒層２Ａｂが形成され、触媒層２Ａｂの内部には少なくとも排ガスが通過する通気孔２Ａｃが形成されている。
【００３５】
さらに、基材１の内部１ａを上下２つの空間に分割する水平絶縁材５は、セラミックス、セメント、熱硬化性もしくは熱可塑性の樹脂などから形成される。
【００３６】
基材１の各電極３Ａ，３Ｂへ通電されると、導電性を有する基材１から各格子輪郭２Ａａへ電流が流れ、触媒層２Ａｂが加熱昇温されて触媒活性が高められる。
【００３７】
上方空間のハニカム触媒２Ａおよび下方空間のハニカム触媒２Ｂにはそれぞれに固有の電極３Ａ，３Ｂが設けられ、これらの正極および負極が並列回路４を成して電源３０に電気的に繋がっている。
【００３８】
したがって、仮に下方空間に凝縮水が溜まり、通常通電時よりも大きな過電流が流れているために漏電前に下方空間の電極３Ｂへの通電を停止した場合でも、これとは独立した上方空間の電極３Ａへの通電を継続することができ、基材１の上方領域で昇温した熱は下方領域へ伝熱され、この熱によって下方空間１ａ２内に溜まった凝縮水を蒸散させて過電流状態を解消させ、下方空間の電極３Ｂへの通電を再開させることができる。
【００３９】
ここで、上記する下方空間の電極回路に生じている過電流状態の検知やその際の通電停止制御に関して説明する。
【００４０】
下方空間の電極回路には、図２ａで示すように電流センサ７とスイッチング素子６が介在しており、これら電流センサ７およびスイッチング素子６はともに制御部２０に通じている。
【００４１】
制御部２０内の詳細な構成の図示は省略するが、この制御部２０内には、電流センサ７からの電流値に関する測定データが入力されるインターフェース、所定の電流閾値データが格納されている格納部、測定データと電流閾値データを比較する比較演算部、測定データが電流閾値データよりも大きな場合にスイッチング素子６に対してＯＦＦ制御信号を送信する信号送信部、これら各部の作動を司るＣＰＵとＲＡＭやＲＯＭ、さらにはこれらを繋ぐバスなどが内蔵されている。
【００４２】
たとえばサブマフラー４００側から凝縮水が逆流して浄化装置本体１０の特に下方空間１ａ２内に浸入し、これが所定量溜まると、この回路内には過電流が流れることになる。
一方、制御部２０の格納部には、通電可能時の電流値と漏電に至り得る過電流値との間の任意の電流値が電流閾値として格納されている。
【００４３】
電流センサ７は電極３Ｂの回路内を流れる電流値を常時測定しているが、下方空間の電極回路に過電流が流れ、この過電流に関する測定データが制御部２０に送信されると、この制御部２０より電極３Ｂの回路への通電を停止するべく、スイッチング素子６にＯＦＦ信号が送信されるようになっている。この通電停止により、電極間の漏電が効果的に阻止される。
【００４４】
一方、図３で示す排ガス浄化装置２００Ａを構成する浄化装置本体１０Ａは、基材１の内部１ａを水平絶縁材５のみならず鉛直絶縁材８にて分割し、上方空間と下方空間がこれらの部材５，８にてそれぞれ２分割されて合計４つの分割空間１ａ１’、１ａ２’からなるものである。
【００４５】
また、それぞれの分割空間１ａ１’、１ａ２’に固有の一対の電極３Ａ１、３Ｂ１を形成するべく、鉛直絶縁材８の両側に対向する基材１表面の電極と対を成す電極が配設されている。
【００４６】
さらに、各分割空間１ａ１’、１ａ２’に対応する電極回路内に電流センサ７とスイッチング素子６が介在し、これらが制御部２０にデータ送受信可能に接続されている。
浄化装置本体１０Ａによれば、下方空間の左右いずれか一方の分割空間のみ過電流が流れている場合や、下方空間のみならず上方空間の左右いずれか一方の分割空間にも過電流が流れている場合に、過電流が流れている空間の電極回路への通電を停止させることができ、浄化装置本体１０よりもより精緻な制御が可能となる。
【００４７】
尤も、浄化装置本体１０と浄化装置本体１０Ａは双方に固有のメリットがあり、浄化装置本体１０では、基材の内部が上下２つの空間しか分割されていないものの、分割数が少ないことからスイッチング素子や電流センサ数が少なくて済み、制御部における演算負荷も少ない。一方、浄化装置本体１０Ａでは、基材の内部が４つの空間に分割されていることから、通電継続可能な基材内部のエリア選別をより精緻におこなうことができる。
【００４８】
図４は、基材の内部の分割形態のバリエーションの一例を示したものであり、ハニカム触媒の図示を省略して、基材１の輪郭とその内部に配設され得る水平絶縁材５、鉛直絶縁材８のみを模擬したものである。なお、基材１の輪郭は円形であるが、円形以外にも、楕円形、矩形、正方形やそれ以外の多角形など、配設されるスペースや他の機器との関係で所望の輪郭が設定できる。
【００４９】
図４ａは図２ａの基材形態を、図４ｆは図３の基材形態をそれぞれ示すものであり、図４ａは円中心Ｏを通る水平絶縁材５にて上方空間１ａ１と下方空間１ａ２の各面積および各体積が同一である基材形態である。一方、図４ｆは円中心Ｏを通る水平絶縁材５および鉛直絶縁材８にて上方および下方の各分割空間１ａ１’、１ａ２’の各面積および各体積が同一である基材形態である。
【００５０】
一方、図４ｂで示す基材は、水平絶縁材５が円中心Ｏよりも上方に配設され、上方空間１ａ１の体積が相対的に小さくなっている形態であり、図４ｃで示す基材は、逆に水平絶縁材５が円中心Ｏよりも下方に配設され、上方空間１ａ１の体積が相対的に大きくなっている形態である。
【００５１】
これら水平絶縁材５の配設レベルは、逆流し得る凝縮水の量や、排ガス浄化を最小限保障するに当たって上方空間に要求される電流値、さらにはこの電流値によって決定される下方空間へ伝熱される熱量などを加味して調整されるのがよい。
【００５２】
また、図４ｄで示す基材は、図４ａに対して円中心Ｏを通る鉛直絶縁材８にて下方空間を２つの分割空間１ａ２’に分割してなる形態であり、図４ｅで示す基材は、４ａに対して２つの鉛直絶縁材８にて下方空間を３つの分割空間１ａ２”に分割してなる形態である。
【００５３】
次に、図５で示す排ガス浄化装置２００の制御フロー図、図６で示す排ガス浄化装置２００Ａの制御フロー図を参照して、過電流の測定とこの測定データを使用してなる通電停止の有無を判断する制御部における制御方法を概説する。
【００５４】
まず、下方空間の電極回路への通電の有無を判断する排ガス浄化装置２００の制御方法に関し、エンジン始動（ステップＳ１）の後に、上方電極と下方電極への通電が開示され、下方電極の電流値を電流センサにて測定し、測定データが制御部へ随時送信される（ステップＳ２）。
【００５５】
送信されてきた測定データを、既述するように制御部内の格納部に格納されている電流閾値と比較演算部にて比較する（ステップＳ３）。
【００５６】
この電流閾値は、通常通電時よりも大きな電流値であって漏電に至り得る所定の電流値に設定されており、測定データが電流閾値よりも小さい場合には下方空間の電極回路において漏電の危険性はないとして上下双方の電極回路における通電を所定時間継続する（ステップＳ４）。
【００５７】
一方、測定データが電流閾値よりも大きい場合には下方空間の電極回路において漏電の危険性があるとして下方電極のみ通電を停止し（ステップＳ５）、所定時間経過させた後に測定データと電流閾値の比較を再度実行する（ステップＳ６）。このステップＳ５からステップＳ６までの時間の間に、基材を介して上方電極で生じた熱が基材の下方に伝熱され、この熱で溜まっている凝縮水が蒸散され、下方電極の過電流状態が解消された際には、ステップＳ６で測定データが電流閾値よりも小さくなる結果が得られることになる。この場合には、ステップＳ２に戻り、ステップＳ３、ステップＳ４に移行して上下双方の電極への通電が再開される。
【００５８】
なお、これらのルーチンを所定回数繰り返しても依然として測定データが電流閾値より大きな状態が解消されない場合には、他の部位で漏電が生じている、もしくは蒸発できない量の凝縮水で冠水してしまっている、などと判断し、システム異常が警報されるようにしておくのがよい。
【００５９】
また、図示を省略するが、浄化装置本体１０内に熱電対を配設しておき、基材１の下方空間内の基材温度を常時計測し、この温度データも制御部へ送信するような制御機構であってもよい。この場合、基材１の温度にも温度閾値を設けておき、ステップＳ４からさらに下方の基材温度と温度閾値とを比較するステップがあり、基材温度が温度閾値以上の場合は通電を終了し、温度閾値未満の場合には上下双方の電極への通電を継続するべくステップＳ４に戻るような制御方法を適用できる。
【００６０】
一方、図６で示す排ガス浄化装置２００Ａの制御フローでは、図５の制御フローに対し、制御される電極回路が各分割空間に対応した４つの電極回路のすべてである点で相違している（図５におけるステップＳ２〜Ｓ６がステップＳ２’〜ステップＳ６’となる）。
【００６１】
上記する本発明の排ガス浄化装置２００，２００Ａを適用することにより、排ガス浄化装置を構成する浄化装置本体１０，１０Ａへ凝縮水が逆流してきた場合でも、この凝縮水による電極回路の漏電が回避され、かつ、一部のハニカム触媒の加熱昇温を継続して排ガス浄化を継続することができる。さらに、通電が継続している電極回路での熱を基材を介して通電停止の回路領域に伝熱し、凝縮水を可及的速やかに蒸散させて通電停止回路の通電を再開させることができるものである。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１…基材、１ａ…内部（中空部）、１ａ１…上方空間、１ａ２…下方空間、２Ａ…上方空間のハニカム触媒、２Ａａ…格子輪郭、２Ａｂ…触媒層、２Ａｃ…通気孔、２Ｂ…下方空間のハニカム触媒、３Ａ…上方電極、３Ｂ…下方電極、３Ａ１、３Ｂ１…分割電極、４…回路、５…水平絶縁材、６…スイッチング素子、７…センサ、８…鉛直絶縁材、１０，１０Ａ…浄化装置本体、２０…制御部、３０…電源、２００，２００Ａ…排ガス浄化装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する中空の基材と該基材内に収容されたハニカム触媒を少なくとも備え、排ガスの排気系統に設置されて該排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化装置であって、
前記基材の内部には少なくとも水平絶縁材が配されて上方空間と下方空間が画成され、それぞれの空間にハニカム触媒が形成されており、
基材には上方空間と下方空間のそれぞれに固有の一対の電極である上方電極と下方電極が形成され、上方電極と下方電極のそれぞれによって上方空間と下方空間それぞれのハニカム触媒が加熱されるようになっており、下方電極への通電を止めることができるようになっている電気加熱式の排ガス浄化装置。
【請求項２】
少なくとも前記下方空間にはさらに鉛直絶縁材が配され、少なくとも該下方空間が複数の分割空間に画成されるとともにそれぞれの分割空間には固有のハニカム触媒と固有の一対の電極である分割電極が形成されており、前記下方電極が複数の該分割電極からなる、請求項１に記載の電気加熱式の排ガス浄化装置。
【請求項３】
下方電極間の電流値、もしくは下方電極が複数の下方分割電極からなる場合はそれぞれの分割電極間の電流値、を測定するセンサと、該センサからの測定データが送信される制御部を前記排ガス浄化装置がさらに備え、
前記制御部には一定の電流閾値が設定されており、前記測定データが該電流閾値を超えた際に該測定データに対応する下方電極もしくは分割電極への通電が該制御部にてＯＦＦ制御され、少なくとも上方電極への通電は継続されるようになっている、請求項１または２に記載の電気加熱式の排ガス浄化装置。
【請求項１】
導電性を有する中空の基材と該基材内に収容されたハニカム触媒を少なくとも備え、排ガスの排気系統に設置されて該排ガスを浄化する電気加熱式の排ガス浄化装置であって、
前記基材の内部には少なくとも水平絶縁材が配されて上方空間と下方空間が画成され、それぞれの空間にハニカム触媒が形成されており、
基材には上方空間と下方空間のそれぞれに固有の一対の電極である上方電極と下方電極が形成され、上方電極と下方電極のそれぞれによって上方空間と下方空間それぞれのハニカム触媒が加熱されるようになっており、下方電極への通電を止めることができるようになっている電気加熱式の排ガス浄化装置。
【請求項２】
少なくとも前記下方空間にはさらに鉛直絶縁材が配され、少なくとも該下方空間が複数の分割空間に画成されるとともにそれぞれの分割空間には固有のハニカム触媒と固有の一対の電極である分割電極が形成されており、前記下方電極が複数の該分割電極からなる、請求項１に記載の電気加熱式の排ガス浄化装置。
【請求項３】
下方電極間の電流値、もしくは下方電極が複数の下方分割電極からなる場合はそれぞれの分割電極間の電流値、を測定するセンサと、該センサからの測定データが送信される制御部を前記排ガス浄化装置がさらに備え、
前記制御部には一定の電流閾値が設定されており、前記測定データが該電流閾値を超えた際に該測定データに対応する下方電極もしくは分割電極への通電が該制御部にてＯＦＦ制御され、少なくとも上方電極への通電は継続されるようになっている、請求項１または２に記載の電気加熱式の排ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２４１７５１（Ｐ２０１１−２４１７５１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１４３０５（Ｐ２０１０−１１４３０５）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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