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公開番号2025122900
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2024018634
出願日2024-02-09
発明の名称排ガス浄化装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類F01N 3/24 20060101AFI20250815BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】排ガス浄化触媒に熱衝撃が作用することを低減することにより、排ガス浄化触媒にクラックが発生することを抑えることができる。
【解決手段】排ガス浄化装置3は、排気マニホールド29からの排ガスを浄化する触媒コンバータ30を備える。第1触媒コンバータ30は、排気マニホールド29からの排ガスが通過する金属材料からなる多孔体34と、多孔体34を通過した前記排ガスを浄化する排ガス浄化触媒32と、を備える。排ガス浄化触媒32は、触媒本体31に一対の電極35、35が取り付けられた電気加熱式触媒である。多孔体34は、排ガスの上流側から下流側に沿って、複数の貫通孔が形成され、多孔体34の表面は、金属材料が露出した表面であり、25℃の温度環境下において、触媒本体31に対する多孔体34の熱容量比は、8%以上かつ23%以下である。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
排気マニホールドからの排ガスを浄化する触媒コンバータを備えた排ガス浄化装置であって、
前記触媒コンバータは、前記排気マニホールドからの排ガスが通過する金属材料からなる多孔体と、前記多孔体を通過した前記排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、を備えており、
前記排ガス浄化触媒は、触媒本体に一対の電極が取り付けられた電気加熱式触媒であり、
前記多孔体は、前記排ガスの上流側から下流側に沿って、複数の貫通孔が形成され、前記多孔体の表面は、金属材料が露出した表面であり、
２５℃の温度環境下において、前記触媒本体に対する前記多孔体の熱容量比は、８％以上かつ２３％以下であることを特徴とする排ガス浄化装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記触媒コンバータは、前記多孔体および前記排ガス浄化触媒を内部に収容する金属製のハウジングを備えており、
前記ハウジングには、前記排気マニホールドからの排ガスが流入し、排ガスの上流から下流に向かって排ガスの流路断面が拡大した入側コーン部と、
前記入側コーン部に連続し、排ガスの流路断面が一定となる胴体部と、
前記胴体部に連続し、排ガスの上流から下流に向かって、排ガスの流路断面が縮小した出側コーン部と、が形成されており、
前記多孔体は、前記入側コーン部内に配置されており、
前記排ガス浄化触媒は、前記胴体部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記多孔体は、円板状であり、
前記多孔体を平面視した状態で、前記多孔体の中央領域における単位面積当たりの熱容量は、前記中央領域を囲う周辺領域における単位面積当たりの熱容量よりも、大きいことを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記多孔体を平面視した状態で、前記中央領域に形成された前記貫通孔の開口面積は、前記周辺領域に形成された前記貫通孔の開口面積よりも小さく、
前記中央領域における単位面積当たりの貫通孔の個数は、前記周辺領域における単位面積当たりの貫通孔の個数よりも多いことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記触媒本体は、ＳｉＣ系のセラミックス材料からなるハニカム状の担体を有することを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出された排ガスを浄化するために、排気マニホールドには、排ガス浄化装置が接続されている。排ガス浄化装置は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する排ガス浄化触媒を備えている。排ガス浄化触媒は、排ガスを浄化する金属触媒と、金属触媒を担持する担体（触媒担体）とで構成されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、このような排ガス浄化装置として、触媒コンバータを備えた装置が提案されている。触媒コンバータは、排気マニホールドからの排ガスを浄化する第１触媒と、第１触媒を通過した排ガスを浄化する第２触媒と、を備えている。ここで、第１触媒は、第２触媒よりも熱容量が小さい。この触媒コンバータによれば、第１触媒を早期に昇温させ、エンジン始動時における排気性能を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－０１９８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、たとえば車両の急加速時などには、排ガスの流量が増加し、第１触媒を通過する排ガスは、触媒の活性化により急速に昇温される。これにより、急速に昇温された排ガスが第２触媒に到達すると、第２触媒である排ガス浄化触媒が、急激に加熱されることがある。この結果、排ガス浄化触媒に熱衝撃が作用し、この熱衝撃により排ガス浄化触媒にクラックが発生することが想定される。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排ガス浄化触媒に熱衝撃が作用することを低減することにより、排ガス浄化触媒にクラックが発生することを抑えることができる触媒浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題に鑑みて、本発明に係る排ガス浄化装置は、排気マニホールドからの排ガスを浄化する触媒コンバータを備える。前記触媒コンバータは、前記排気マニホールドからの排ガスが通過する金属材料からなる多孔体と、前記多孔体を通過した前記排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、を備える。前記排ガス浄化触媒は、触媒本体に一対の電極が取り付けられた電気加熱式触媒である。前記多孔体は、前記排ガスの上流側から下流側に沿って、複数の貫通孔が形成されている。前記多孔体の表面は、金属材料が露出した表面である。２５℃の温度環境下において、前記触媒本体に対する前記多孔体の熱容量比は、８％以上かつ２３％以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排ガス浄化触媒に熱衝撃が作用することを低減することにより、排ガス浄化触媒にクラックが発生することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態に係る排ガス浄化装置を説明するための模式的概念図である。
図１に示す排ガス浄化装置の第１触媒コンバータの模式的斜視図である。
（ａ）は、図２に示す多孔体の模式的平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す多孔体の変形例である。
実施例１、２および比較例１、２に係る第１触媒コンバータを用いた際の床温と、第１触媒コンバータを通過する排ガス温度と、排ガス浄化触媒に発生するクラックとの関係を示したグラフである。
（ａ）は、実施例１、２および比較例２に係る第１触媒コンバータの熱容量比と昇温速度低減量との関係を示したグラフである。（ｂ）は、実施例１、２および比較例２に係る第１触媒コンバータの熱容量比と圧損増加率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を、図１～図５を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置３を説明するための模式的概念図であり、図２は、図１に示す排ガス浄化装置３の第１触媒コンバータ３０の模式的斜視図である。なお、図２では、第１触媒コンバータ３０の内部を示すために、ハウジング３３を半割状態にして図示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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