特開 2023-128054 電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128054

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/28 20060101AFI20230907BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20230907BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20230907BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20230907BHJP

   B01J 32/00 20060101ALI20230907BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

F01N3/28 301U

F01N3/20 K

F01N3/24 L

B01J35/04 301F

B01J32/00

B01D53/94 300

B01D53/94 ZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032107

(22)【出願日】2022-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】高田 傑士

(72)【発明者】

【氏名】嶋崎 忍

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G091AB01

3G091BA09

3G091CA04

3G091GA06

3G091GA10

3G091GA17

3G091GB17X

3G091HA05

3G091HA31

3G091HA45

4D148AA06

4D148AB01

4D148AB02

4D148BA08Y

4D148BA10Y

4D148BA11Y

4D148BA15Y

4D148BA19Y

4D148BA30Y

4D148BA31Y

4D148BA33Y

4D148BA41Y

4D148BB02

4D148CC43

4G169AA01

4G169BA13A

4G169CA03

4G169DA06

4G169EA26

4G169EB15X

4G169EB15Y

4G169EE03

(57)【要約】

【課題】振動に対する金属電極の耐性を向上できる電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】本発明による電気加熱式担体は、外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体と、ハニカム構造体に電圧を印加するための一対の金属電極５とを備え、一対の金属電極５のそれぞれは、ハニカム構造体の外周面に固定された接続部５０と、接続部５０から延出された引出部５１とを有しており、引出部には、少なくとも２つの屈曲部５１０が設けられており、少なくとも２つの屈曲部５１０の稜線の延在方向が、互いに異なる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体に電圧を印加するための一対の金属電極と
を備え、
前記一対の金属電極のそれぞれは、
前記ハニカム構造体の外周面に固定された接続部と、
前記接続部から延出された引出部と
を有しており、
前記引出部には、少なくとも２つの屈曲部が設けられており、
前記少なくとも２つの屈曲部の稜線の延在方向が、互いに異なる、
電気加熱式担体。

【請求項2】

前記引出部の厚みは、０．０３ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下である、
請求項１に記載の電気加熱式担体。

【請求項3】

前記一対の金属電極のそれぞれが、複数の前記接続部と、前記接続部から延出された複数の前記引出部と、を有している、
請求項１又は２に記載の電気加熱式担体。

【請求項4】

前記少なくとも２つの屈曲部の稜線の延在方向は、前記ハニカム構造体の軸方向と平行な第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向とを含む、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電気加熱式担体。

【請求項5】

前記ハニカム構造体が、前記ハニカム構造体の中心軸を挟んで、前記外周壁の外面上において、前記セルの流路方向に帯状に延びるように設けられた一対の電極層、を有し、
前記一対の金属電極が、前記電極層と接続されている、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気加熱式担体。

【請求項6】

請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気加熱式担体と、
前記電気加熱式担体を収容するとともに、前記引出部を外部に引き出すための開口を有する金属製の缶体と
を備える、
排気ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エンジン始動直後の排気ガス浄化性能の低下を改善するため、電気加熱触媒（ＥＨＣ）が提案されている。ＥＨＣは、例えば、導電性セラミックスからなる柱状のハニカム構造体に金属電極を接続し、通電によりハニカム構造体自体を発熱させることで、エンジン始動前に触媒の活性温度まで昇温できるようにしたものである。

【0003】

電気加熱式担体の電極として、特許文献１には、蛇腹状の折り曲げ構造を有する引出部を有する電極を用いることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５９１０６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の蛇腹状の折り曲げ構造は、引出部を構成する金属板を担体の軸方向と平行な方向に延びる折り曲げ線に沿って複数回折り曲げることで形成されている。本発明者の検討の結果、このような折り曲げ構造は、電気加熱式担体の外周面の法線方向（電気加熱式担体を缶体内に挿入する際に引出部を圧縮する方向）及び電気加熱式担体の周方向の振動に対する応力緩衝には優れるが、電気加熱式担体の軸方向の振動に対しては脆弱であることが明らかとなった。従って、軸方向の振動を受けた際に電極が破損する場合があり、改善の余地があるものであった。

【0006】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、振動に対する金属電極の耐性を向上できる電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る電気加熱式担体は、外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体と、ハニカム構造体に電圧を印加するための一対の金属電極とを備え、一対の金属電極のそれぞれは、ハニカム構造体の外周面に固定された接続部と、接続部から延出された引出部とを有しており、引出部には、少なくとも２つの屈曲部が設けられており、少なくとも２つの屈曲部の稜線の延在方向が、互いに異なる。

【0008】

本発明に係る排気ガス浄化装置は、上述の電気加熱式担体と、電気加熱式担体を収容するとともに、引出部を外部に引き出すための開口を有する金属製の缶体とを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の電気加熱式担体及び排気ガス浄化装置によれば、引出部には、少なくとも２つの屈曲部が設けられており、少なくとも２つの屈曲部の稜線の延在方向が、互いに異なるので、振動に対する金属電極の耐性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１による排気ガス浄化装置を示す斜視図である。

【図2】図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う排気ガス浄化装置の断面図である。

【図3】図２の金属電極を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施の形態２による排気ガス浄化装置を示す斜視図である。

【図5】図４の線Ｖ－Ｖに沿う排気ガス浄化装置の断面図である。

【図6】図５の金属電極を示す斜視図である。

【図7】本発明の実施の形態３による排気ガス浄化装置の金属電極を示す斜視図である。

【図8】本発明の実施の形態４による排気ガス浄化装置の金属電極を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【0012】

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による排気ガス浄化装置１を示す斜視図であり、図２は図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う排気ガス浄化装置１の断面図である。図１及び図２に示す排気ガス浄化装置１は、例えば自動車等の排気経路上に設けられ、エンジンから排出される排気ガスを浄化するための装置である。

【0013】

図１及び図２に示すように、排気ガス浄化装置１は、電気加熱式担体２と缶体３とを有している。

【0014】

電気加熱式担体２は、ハニカム構造体４と、一対の金属電極５とを有している。ハニカム構造体４は、セラミックス製の柱状の部材であり、外周壁４０と、外周壁４０の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセル４１ａを区画形成する隔壁４１とを有している。柱状とは、セル４１ａの流路方向（ハニカム構造体４の軸方向）に厚みを有する立体形状と理解できる。ハニカム構造体４の軸方向長さとハニカム構造体４の端面の直径又は幅との比（アスペクト比）は任意である。柱状には、ハニカム構造体４の軸方向長さが端面の直径又は幅よりも短い形状（偏平形状）も含まれていてよい。

【0015】

ハニカム構造体４の外形は柱状である限り特に限定されず、例えば、端面が円形の柱状（円柱形状）、端面がオーバル形状の柱状、端面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の他の形状とすることができる。また、ハニカム構造体４の大きさは、耐熱性を高める（外周壁の周方向に入るクラックを抑制する）という理由により、端面の面積が２０００～２００００ｍｍ²であることが好ましく、５０００～１５０００ｍｍ²であることが更に好ましい。

【0016】

セル４１ａの流路方向に垂直な断面におけるセルの形状に制限はないが、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。これ等のなかでも、四角形及び六角形が好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体４に排気ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。

【0017】

セル４１ａを区画形成する隔壁４１の厚みは、０．１～０．３ｍｍであることが好ましく、０．１～０．２ｍｍであることがより好ましい。隔壁４１の厚みが０．１ｍｍ以上であることで、ハニカム構造体４の強度が低下するのを抑制可能である。隔壁４１の厚みが０．３ｍｍ以下であることで、ハニカム構造体４を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排気ガスを流したときの圧力損失が大きくなるのを抑制できる。本発明において、隔壁４１の厚みは、セル４１ａの流路方向に垂直な断面において、隣接するセル４１ａの重心同士を結ぶ線分のうち、隔壁４１を通過する部分の長さとして定義される。

【0018】

ハニカム構造体４は、セル４１ａの流路方向に垂直な断面において、セル密度が４０～１５０セル／ｃｍ²であることが好ましく、７０～１００セル／ｃｍ²であることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排気ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が４０セル／ｃｍ²以上であると、触媒担持面積が十分に確保される。セル密度が１５０セル／ｃｍ²以下であるとハニカム構造体４を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排気ガスを流したときの圧力損失が大きくなりすぎることが抑制される。セル密度は、外周壁４０部分を除くハニカム構造体４の一つの端面部分の面積でセル数を除して得られる値である。

【0019】

ハニカム構造体４の外周壁４０を設けることは、ハニカム構造体４の構造強度を確保し、また、セル４１ａを流れる流体が外周壁４０から漏洩するのを抑制する観点で有用である。具体的には、外周壁４０の厚みは好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１０ｍｍ以上、更により好ましくは０．１５ｍｍ以上である。但し、外周壁４０を厚くしすぎると高強度になりすぎてしまい、隔壁４１との強度バランスが崩れて耐熱衝撃性が低下することから、外周壁４０の厚みは好ましくは１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍｍ以下であり、更により好ましくは０．５ｍｍ以下である。ここで、外周壁４０の厚みは、厚みを測定しようとする外周壁４０の箇所をセル４１ａの流路方向に垂直な断面で観察したときに、当該測定箇所における外周壁４０の接線に対する法線方向の厚みとして定義される。

【0020】

ハニカム構造体４は、セラミックス製であり、導電性を有することが好ましい。ハニカム構造体４は、通電してジュール熱により発熱可能である限り、体積抵抗率については特に制限はないが、０．１～２００Ωｃｍであることが好ましく、１～２００Ωｃｍがより好ましい。本発明において、ハニカム構造体４の体積抵抗率は、四端子法により２５℃で測定した値とする。

【0021】

ハニカム構造体４の材質としては、限定的ではないが、アルミナ、ムライト、ジルコニア及びコージェライト等の酸化物系セラミックス、炭化珪素、窒化珪素及び窒化アルミ等の非酸化物系セラミックスからなる群から選択することができる。また、炭化珪素－金属珪素複合材や炭化珪素／グラファイト複合材等を用いることもできる。これらの中でも、耐熱性と導電性の両立の観点から、ハニカム構造体４の材質は、珪素－炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とするセラミックスを含有していることが好ましい。ハニカム構造体４の材質が、珪素－炭化珪素複合材を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造体４が、珪素－炭化珪素複合材（合計質量）を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。ここで、珪素－炭化珪素複合材は、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するものであり、複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されていることが好ましい。ハニカム構造体４の材質が、炭化珪素を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造体４が、炭化珪素（合計質量）を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。

【0022】

ハニカム構造体４が、珪素－炭化珪素複合材を含んでいる場合ハニカム構造体４に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造体４に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造体４に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、１０～４０質量％であることが好ましく、１５～３５質量％であることが更に好ましい。

【0023】

隔壁４１は多孔質としてもよい。多孔質とする場合、隔壁４１の気孔率は、３５～６０％であることが好ましく、３５～４５％であることが更に好ましい。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。また、隔壁４１を緻密質としてもよく、緻密質とする場合は、隔壁４１の気孔率は、１０％以下であってよく、５％以下であってもよい。

【0024】

ハニカム構造体４の隔壁４１の平均細孔径は、２～１５μｍであることが好ましく、４～８μｍであることが更に好ましい。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。

【0025】

図示はしないが、ハニカム構造体４は、外周壁４０の外面上において、電極層が設けられる。電極層は、例えば、ハニカム構造体４の中心軸を挟んで、外周壁４０の外面上において、セル４１ａの流路方向に帯状に延びるように一対の電極層として設けられるが、電極層の配設方法としては、後述の一対の金属電極５と接続可能であれば、この形態に限られない。それらの電極層上に一対の金属電極５が設けられ、電極層と金属電極５とが接続されている。図示はしないが、金属電極５には、パワーケーブルを介して例えばバッテリ等の外部電源が接続され得る。金属電極５及び電極層を通してハニカム構造体４に電圧を印加することにより、ハニカム構造体４を発熱させることができる。

【0026】

電極層に電気を流しやすくする観点から、電極層の体積抵抗率は、ハニカム構造体４の体積抵抗率の１／２００以上、１／１０以下であることが好ましい。

【0027】

電極層の材質は、導電性セラミックス、金属、又は金属及び導電性セラミックスとの複合材（サーメット）を使用することができる。金属としては、例えばＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ又はＴｉの単体金属又はこれらの金属よりなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有する合金が挙げられる。導電性セラミックスとしては、限定的ではないが、炭化珪素（ＳｉＣ）が挙げられ、珪化タンタル（ＴａＳｉ₂）及び珪化クロム（ＣｒＳｉ₂）等の金属珪化物等の金属化合物が挙げられる。

【0028】

電極層を有するハニカム構造体４の製造方法としては、まず、ハニカム乾燥体の側面に、セラミックス原料を含有する電極層形成原料を塗布し、乾燥させて、ハニカム乾燥体の中心軸を挟んで、外周壁の外面上において、セルの流路方向に帯状に延びるように一対の未焼成電極層を形成して、未焼成電極層付きハニカム乾燥体を作製する。次に、未焼成電極層付きハニカム乾燥体を焼成して一対の電極層を有するハニカム焼成体を作製する。これにより、電極層を有するハニカム構造体４が得られる。

【0029】

一対の金属電極５は、ハニカム構造体４に電圧を印加するためのものである。一対の金属電極５は、ハニカム構造体４の外周面上、より具体的には上述の電極層上に取り付けられている。一対の金属電極５は、ハニカム構造体４の周方向に互いに離間して配置されている。一対の金属電極５は、ハニカム構造体４の軸方向における中央に配置されていてもよいし、中央から軸方向にずれた位置に配置されていてもよい。一対の金属電極５のうち、一方は陽極として扱われ、他方は陰極として扱われる。すなわち、一方の金属電極５からハニカム構造体４を通って他方の金属電極５に電流が流れる。

【0030】

一対の金属電極５のそれぞれは、ハニカム構造体４の外周面に固定された接続部５０と、接続部５０から延出された引出部５１とを有している。接続部５０は、ハニカム構造体４の外周面と接触、接続されている。引出部５１には、図示しないパワーケーブルを介して外部電源が接続され得る。これら接続部５０及び引出部５１の詳細については、後に図を用いて説明する。

【0031】

電気加熱式担体２に触媒を担持することにより、電気加熱式担体２を触媒体として使用することができる。触媒としては、例えば、貴金属系触媒又はこれら以外の触媒が挙げられる。貴金属系触媒としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）といった貴金属をアルミナ細孔表面に担持し、セリア、ジルコニア等の助触媒を含む三元触媒や酸化触媒、又は、アルカリ土類金属と白金を窒素酸化物（ＮＯ_x）の吸蔵成分として含むＮＯ_x吸蔵還元触媒（ＬＮＴ触媒）が例示される。貴金属を用いない触媒として、銅置換又は鉄置換ゼオライトを含むＮＯ_x選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）等が例示される。また、これらの触媒から選択される二種以上の触媒を用いてもよい。なお、触媒の担持方法についても特に制限はなく、従来、ハニカム構造体に触媒を担持する担持方法に準じて行うことができる。

【0032】

缶体３は、電気加熱式担体２を収容するための筒状の金属製の部材である。缶体３は、引出部５１を外部に引き出すための開口３０を有している。金属としては、例えば、クロム系ステンレス鋼を始めとする各種ステンレス鋼等が挙げられる。缶体３の内周面にガラスからなる絶縁層を設けることもできる。絶縁層を設けることで、電気加熱式担体２に通電した時に、漏電を防ぐ効果をより高めることができる。図示は省略するが、ハニカム構造体４の外周面と缶体３の内周面との間には、マットが挿入されていてよい。

【0033】

次に、図３は、図２の金属電極５を示す斜視図である。本実施の形態の金属電極５は全体として一枚の金属板から構成されており、接続部５０及び引出部５１は互いに一体に形成されている。

【0034】

接続部５０は、全体として櫛歯状の外形を有している。より具体的には、接続部５０は、長手状の基部５００と、基部５００の長手方向に互いに離間して基部５００の片側の側縁から互いに平行に延出された複数の歯部５０１とを有している。各歯部５０１は、基部５００の長手方向に直交する方向に延在している。

【0035】

引出部５１は、接続部５０から延出された金属片が屈曲されることで形成されている。より具体的には、引出部５１は、歯部５０１が延出されている側縁とは逆側の基部５００の側縁から延出された金属片が屈曲されることで形成されている。引出部５１を構成する金属片は、基部５００の長手方向に係る基部５００の中央部から基部５００の長手方向に直交する方向に延出され得る。引出部５１を構成する金属片は、基部５００の長手方向に係る基部５００の中央部から基部５００の長手方向にずれた位置から延出されていてもよい。

【0036】

引出部５１には、少なくとも２つの屈曲部５１０が設けられている。本実施の形態の引出部５１には、２つの屈曲部５１０が設けられている。しかしながら、屈曲部５１０の数は、３以上であってもよい。少なくとも２つの屈曲部５１０は、それぞれの稜線Ｒの延在方向が互いに異なるように形成されている。稜線Ｒは、屈曲部５１０の曲げ外側に現れる屈曲部５１０の頂部が延在する線であり、屈曲部５１０を形成する際の折り曲げ線とも理解できる。

【0037】

引出部５１の各部は、屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向を軸として、その軸周りに回動することができる。引出部５１は、各部が回動することにより伸び縮みすることができる。上述のように少なくとも２つの屈曲部５１０の延在方向が互いに異なることで、それら屈曲部５１０により接続された各部の回動方向も互いに異なる。これにより、すべての屈曲部５１０の延在方向が同一の場合と比較して、より多くの方向に各部が回動でき、振動に対する金属電極５の耐性を向上できる。

【0038】

より具体的に説明すると、本実施の形態の引出部５１には、第１及び第２屈曲部５１１，５１２（２つの屈曲部５１０）と、第１及び第２板部５１３，５１４とが設けられている。第１屈曲部５１１は、接続部５０の基部５００と第１板部５１３との間に設けられている。第１屈曲部５１１の稜線Ｒは、接続部５０の基部５００の長手方向に延在されている。第２屈曲部５１２は、第１板部５１３と第２板部５１４との間に設けられている。第２屈曲部５１２は、第１板部５１３の先端側に配置されている。第２屈曲部５１２の稜線Ｒは、第１屈曲部５１１の稜線Ｒに直交する方向に延在されている。第１屈曲部５１１の稜線Ｒと第２屈曲部５１２の稜線Ｒとが交わる角度は、９０°未満又は９０°超であってもよい。但し、応力緩衝（振動吸収）の観点から第１屈曲部５１１の稜線Ｒと第２屈曲部５１２の稜線Ｒとが交わる角度は９０°（直交）に近い方が好ましく、同角度は９０±４５°であることが好ましく、９０±３０°であることがより好ましく、９０±１５°であることが更により好ましい。なお、第１屈曲部５１１の稜線Ｒと第２屈曲部５１２の稜線Ｒとがねじれの関係であるとき、それら稜線Ｒが交わる角度は、いずれか一方の稜線Ｒを他方に交わるように平行移行させた際の交差角度と理解してよい。

【0039】

説明の便宜上、図３に示すように互いに直交するＸ、Ｙ及びＺ軸を定義する。Ｘ軸は接続部５０の基部５００から歯部５０１が延びる方向に延びる軸であり、Ｙ軸は接続部５０の基部５００の長手方向に延びる軸であり、Ｚ軸は基部５００の厚み方向に延びる軸であると理解できる。

【0040】

接続部５０がハニカム構造体４の外周面に固定されているとき、第１板部５１３は、Ｙ軸を中心に回動できる。すなわち、第１板部５１３は、Ｘ及びＺ軸方向に変位することができる。これは、第１屈曲部５１１によりＸ及びＺ軸方向の振動を吸収できることを意味する。また、第２板部５１４は、Ｘ及びＺ軸により定義される平面上に位置する軸を中心に回動できる。すなわち、第２板部５１４は、少なくともＹ軸方向に変位することができる。これは、第２屈曲部５１２により少なくともＹ軸方向の振動を吸収できることを意味する。すなわち、本実施の形態の引出部５１は、３軸すべての方向の振動を吸収できることが分る。

【0041】

少なくとも２つの屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向は、ハニカム構造体４の軸方向と平行な第１方向と、第１方向と直交する第２方向とを含むことができる。図１及び図２に示すように、接続部５０の基部５００の長手方向がハニカム構造体４の軸方向と平行となるように金属電極５を配置することにより、第１屈曲部５１１の稜線Ｒを第１方向に延在させることができる。しかしながら、屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向をハニカム構造体４の軸方向に対して９０°未満の角度だけ傾斜させる等、他の配置態様を採ってもよい。

【0042】

引出部５１の厚みは、０．０３ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下であることが好ましい。引出部５１の厚みが０．０３ｍｍ以上であると、引出部５１の強度が十分に確保される。引出部５１の板厚が１ｍｍ以下であると、引出部５１の剛性が高すぎず、引出部５１の伸び縮みやすくなり、振動をより吸収しやすい。引出部５１の厚みは、０．０３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以上かつ０．７ｍｍ以下であることが更に好ましい。引出部５１の厚みを上述の範囲内とすることで、引出部５１に十分な強度を確保しつつ、引出部５１の伸び縮みを円滑に行うことができる。接続部５０の厚みは、引出部５１の厚みと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0043】

金属電極５の材質としては、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＴｉよりなる群から選択される少なくとも一種を含む合金とすることが好ましく、ステンレス鋼及びＦｅ－Ｎｉ合金がより好ましい。

【0044】

本実施の形態の電気加熱式担体２及び排気ガス浄化装置１では、少なくとも２つの屈曲部５１０が引出部５１に設けられており、少なくとも２つの屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向が互いに異なるので、振動に対する金属電極５の耐性を向上できる。

【0045】

また、引出部５１の厚みは０．０３ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下であるので、引出部５１に十分な強度を確保しつつ、引出部５１の伸び縮みを円滑に行うことができる。

【0046】

また、少なくとも２つの屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向は、ハニカム構造体４の軸方向と平行な第１方向と、第１方向と直交する第２方向とを含むので、電気加熱式担体２及び排気ガス浄化装置１を車両に搭載した際に加わると想定される振動に対する金属電極５の耐性をより確実に向上できる。

【0047】

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による排気ガス浄化装置１を示す斜視図であり、図５は図４の線Ｖ－Ｖに沿う排気ガス浄化装置１の断面図であり、図６は図５の金属電極５を示す斜視図である。

【0048】

図４～図６に示すように、実施の形態２の金属電極５の引出部５１は、基部５００の長手方向に係る一端からその長手方向に延出された金属片が屈曲されることで形成されている。引出部５１の第１屈曲部５１１の稜線Ｒは、基部５００の長手方向に直交する方向に延在されている。引出部５１の第２屈曲部５１２の稜線Ｒは、基部５００の長手方向に延在されている。すなわち、実施の形態２では、第１及び第２屈曲部５１１，５１２の屈曲順序が実施の形態１の順序と逆転されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0049】

このように、引出部５１が有する屈曲部５１０の屈曲順序は任意に変更してよい。

【0050】

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３による排気ガス浄化装置１の金属電極５を示す斜視図である。図７に示すように、金属電極５は、複数の金属板で構成されていてよい。本実施の形態の金属電極５は、第１金属板６と第２金属板７とを有している。第１及び第２金属板６，７は、接続部５０と引出部５１とをそれぞれ有している。すなわち、本実施の形態の金属電極５は、複数の接続部５０と複数の引出部５１を有している。

【0051】

実施の形態３による電気加熱式担体２は、実施の形態の１の電気加熱式担体２と同様に一対の金属電極５を有する。それら一対の金属電極５を図７に示す金属電極５とすることができる。すなわち、実施の形態３による電気加熱式担体２における一対の金属電極５は、複数の接続部５０と複数の引出部５１とをそれぞれ有している。

【0052】

第１及び第２金属板６，７は、それぞれの接続部５０の基部５００及び引出部５１が互いに重なるように配置されている。第１及び第２金属板６，７の接続部５０の歯部５０１は、それぞれの基部５００から互いに逆方向に延出されている。第１及び第２金属板６，７の引出部５１の構成は、実施の形態２の構成と同様である。但し、第１及び第２金属板６，７の引出部５１が全体にわたって互いに面接触するように、それぞれの屈曲部５１０の曲げ角が適宜調整されている。その他の構成は、実施の形態１，２と同様である。

【0053】

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４による排気ガス浄化装置１の金属電極５を示す斜視図である。実施の形態３（図７）では第１及び第２金属板６，７の引出部５１が全体にわたって互いに面接触するように説明したが、これら第１及び第２金属板６，７の引出部５１は互いに接触されていなくてもよい。これら引出部５１が面接触されていなくても振動を吸収できる。図８に示す態様では、曲げ外側に位置する屈曲部５１０と曲げ内側に位置する屈曲部５１０とが互いに非接触となるように、それら屈曲部５１０の曲率半径に差異が設けられている。そのほかの構成は、実施の形態１～３と同様である。

【実施例0054】

本発明者は、図３に示すように複数の歯部５０１をそれぞれ有するステンレス鋼製の複数の金属電極５を準備して振動試験を実施した。複数の金属電極５は、以下の表に示すように、引出部５１における屈曲部５１０の形態、及び引出部５１の厚みが互いに異なるようにされている。以下の表では、２つの屈曲部５１０を有するものの、それら２つの屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向が互いに同じである金属電極５を比較例として表記し、稜線Ｒの延在方向が互いに異なる２つの屈曲部５１０を有する金属電極５を実施例として表記している。比較例は、長手状の金属片を単純に２回折り返した蛇腹状の（２つの屈曲部５１０の稜線Ｒの延在方向が互いに同じである）引出部５１を有する金属電極５である。

【0055】

振動試験では、歯部５０１の先端部分（基部５００から離れた部分）をセラミックス製のテストピースサンプルに接合し、引出部５１の先端に外部接続用の端子をナットで締結した。また、ワーク（テストピースサンプル及び金属電極５）に対して、図３に示すＸ軸方向の単振動及びＹ軸方向の単振動を個々に加えた。振動数は１５０Ｈｚ、振動の加速度は４０Ｇとし、単振動を加える時間を２時間とした。また、各軸方向の単振動に対して、金属電極５を１０個ずつ用いた。そして、歯部５０１の先端部分とテストピースサンプルとの接合部、及び屈曲部５１０に破断が生じているか否かを調査した。接合部の破断には、歯部５０１の先端部分とテストピースサンプルとの剥離が含まれる。その調査結果を以下の表に示す。

【0056】

【表1】

【0057】

例えば比較例１及び実施例１等の引出部５１の厚みが同じ比較例及び実施例の合計破断サンプル数を比較して分かるように、稜線Ｒの延在方向が互いに異なる金属電極５は、稜線Ｒの延在方向が互いに同じである金属電極５と比較して破断が生じにくいことが分かる。特に、実施例では、Ｙ軸方向の振動を加えた際の接合部の破断を抑えられていることが分かる。これは、実施例の金属電極５では、第２屈曲部５１２が設けられていることで、Ｙ軸方向の振動を吸収できているためと考えられる。このことから、屈曲部の稜線Ｒの延在方向が互いに異なる少なくとも２つの屈曲部５１０を引出部５１に設けることの優位性が理解できる。

【0058】

比較例１－６と実施例１－６とを比較することにより、少なくとも引出部５１の厚みが０．０３ｍｍ以上かつ０．８ｍｍ以下であるときに破断数が抑えられていることが分かる。

【符号の説明】

【0059】

１ ：排気ガス浄化装置
２ ：電気加熱式担体
３ ：缶体
３０ ：開口
４ ：ハニカム構造体
４０ ：外周壁
４１ ：隔壁
４１ａ ：セル
５ ：金属電極
５０ ：接続部
５１ ：引出部
５１０ ：屈曲部
Ｒ ：稜線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】