特許 7389075 電気加熱式触媒装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】電気加熱式触媒装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 35/04 20060101AFI20231121BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20231121BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20231121BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

B01J35/04 301F

B01D53/94 300

F01N3/20 K ZAB

F01N3/28 301P

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021044800

(22)【出願日】2021-03-18

(65)【公開番号】P2022143977

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2022-11-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】貞光 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 真吾

【審査官】森坂 英昭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０５３１３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１４６９５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１７４０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９８２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第０１／０３７９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１１５８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ２１／００ － ３８／７４

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｆ０１Ｎ ３／００ － ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える電気加熱式触媒装置であって、
前記触媒担体の側面には、前記触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されており、
前記スリットには前記触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されており、
前記スリットの部位毎の前記充填剤のヤング率を、前記スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率としたとき、前記スリットには、前記平均ヤング率が第１の値となる第１スリットと、前記平均ヤング率が前記第１の値よりも小さい第２の値となる第２スリットと、が含まれており、
前記第２スリットには、前記第１スリットに充填された充填剤よりもヤング率が低い充填剤が充填されている
電気加熱式触媒装置。

【請求項2】

円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える電気加熱式触媒装置であって、
前記触媒担体の側面には、前記触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されており、
前記スリットには前記触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されており、
前記スリットの部位毎の前記充填剤のヤング率を、前記スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率としたとき、前記スリットには、前記平均ヤング率が第１の値となる第１スリットと、前記平均ヤング率が前記第１の値よりも小さい第２の値となる第２スリットと、が含まれており、
前記充填剤は焼結体であり、前記第２スリットには、前記第１スリットに充填された充填剤よりも気孔率の大きい充填剤が充填されている
電気加熱式触媒装置。

【請求項3】

円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える電気加熱式触媒装置であって、
前記触媒担体の側面には、前記触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されており、
前記スリットには前記触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されており、
前記スリットの部位毎の前記充填剤のヤング率を、前記スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率としたとき、前記スリットには、前記平均ヤング率が第１の値となる第１スリットと、前記平均ヤング率が前記第１の値よりも小さい第２の値となる第２スリットと、が含まれており、
前記第２スリットは、前記触媒担体の周方向における前記電極部の端の近傍に位置している
電気加熱式触媒装置。

【請求項4】

前記第１スリットにおける前記充填剤が充填された部分の長さは、前記第２スリットにおける同長さよりも長い請求項１～３のいずれか１項に記載の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。

【背景技術】

【0002】

内燃機関等の排気浄化用の触媒装置として、例えば特許文献１に見られるような電気加熱式触媒装置が知られている。特許文献１に記載の電気加熱式触媒装置は、ハニカム構造をなす円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備えている。そして、電極部間に電圧を印加して触媒担体に通電することで、触媒担体の電気加熱が行われる。

【0003】

さらに、特許文献１の電気加熱式触媒装置では、触媒担体の側面には、触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されたスリットが複数形成している。そして、これにより、電気加熱時の触媒担体に生じる熱応力を緩和している。なお、上記文献１には、電極の直下に位置するスリットの深さを、他のスリットよりも大きくすることで、通電時の触媒担体の耐熱衝撃性が高まることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１９８２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電気加熱時の触媒担体の温度分布は一様ではなく、触媒担体に生じる熱応力も部位毎にばらつきがある。スリットの深さを大きくすれば、緩和可能な熱応力も大きくなる。しかしながら、触媒担体の剛性や排気浄化面積の低下を招くため、スリットの深さの増大には限界がある。そのため、触媒担体において他の部位よりも高温となる部位では、熱応力を十分に緩和できない虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する電気加熱式触媒装置は、円筒状の触媒担体と、同触媒担体の側面に取り付けられた一対の電極部を備える。同電気加熱式触媒層における触媒担体の側面には、触媒担体の軸方向に延びるスリットが複数形成されている。それらのスリットには触媒担体よりもヤング率が低い充填剤が充填されている。ここで、スリットの部位毎の充填剤のヤング率を、スリットの全長に亘って平均した値を平均ヤング率とする。このとき、上記複数のスリットには、平均ヤング率が第１の値となる第１スリットと、平均ヤング率が上記第１の値よりも小さい第２の値となる第２スリットと、が含まれている。

【0007】

触媒担体が熱膨張すると、スリットの充填剤に圧縮応力が加わる。この圧縮応力に対する充填剤の歪みの分、触媒担体の外周部の周方向の熱膨張が許容される。そして、許容される熱膨張が大きいほど、触媒担体の熱応力の低下量が大きくなる。このときの熱応力の低下量は、圧縮応力に対する充填剤の歪み易さ、すなわち充填剤のヤング率により定まる。なお、スリットの全長に亘って充填剤のヤング率が一定ではない場合もある。こうした場合を考慮すると、熱応力の低下量は、上記平均ヤング率により定まると言える。具体的には、充填剤の平均ヤング率が低いスリットは、同平均ヤング率が高いスリットよりも、触媒担体の熱応力の低下量が大きくなる。ただし、平均ヤング率が小さくなるように充填剤の充填を行うと、触媒担体全体の剛性が低下する。また、スリットを通じて電気加熱式触媒装置をすり抜ける未浄化の排気の量が増加する虞もある。

【0008】

一方、触媒担体で発生する熱応力には、触媒担体の部位毎の温度分布や剛性部分により、部位毎のばらつきが生じる。触媒担体の温度分布は、内燃機関の運転中に触媒担体の内部を流れる排気の流量、及び温度の部位毎のばらつきにより生じる。また、電気加熱時には、触媒担体の発熱量の部位毎のばらつきによっても、触媒担体内の温度分布が生じる。そのため、電気加熱時には、触媒担体の部位毎の熱応力のばらつきが大きくなり易い。

【0009】

ここで、全てのスリットに、平均ヤング率が一律の値となるように充填剤を充填する場合を考える。この場合には、熱応力が最大となる部位においても、許容可能な値以下に熱応力を低減できるように、全スリットの平均ヤング率を小さくする必要がある。

【0010】

これに対して上記電気加熱式触媒装置は、平均ヤング率の異なるスリットを有している。そのため、充填剤が充填されたスリットを、各部位で発生する熱応力の大きさに合わせた適切な態様で設けることが可能となる。例えば、大きい熱応力が発生する部位のスリットは、平均ヤング率が低い第２スリットとする一方で、あまり大きい熱応力が発生しない部位のスリットは、平均ヤング率が高い第１スリットとする。

【0011】

なお、第１スリット、及び平均ヤング率が第１スリットよりも小さい第２スリットは、例えば次の態様で形成できる。すなわち、第１スリットにおける充填剤が充填された部分の長さを、第２スリットにおける同長さよりも長くする。また、第１スリットに充填された充填剤よりもヤング率が低い充填剤を第２スリットに充填することでも、第２スリットの平均ヤング率を第１スリットよりも小さくできる。なお、焼結体を充填剤として用いる場合には、焼結体の気孔率により充填剤のヤング率を調整できる。よって、この場合には、第１スリットに充填された充填剤よりも気孔率の大きい充填剤を第２スリットに充填するようにしてもよい。

【0012】

なお、電気加熱式触媒装置では、触媒担体の中心軸を挟んで反対側の位置に一対の電極部がそれぞれ配置された構成とすることが多い。そうした構成の電気加熱式触媒装置では、電気加熱時に他の部位よりも大きい熱応力が発生する部位が、触媒担体の周方向における電極部の端の近傍の部分となる。こうした場合、触媒担体の周方向における電極部の端の近傍に、第２スリットが位置するようにするとよい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態の電気加熱式触媒装置の正面図。

【図2】同電気加熱式触媒装置の側面図。

【図3】同電気加熱式触媒装置における触媒担体の側面の展開図。

【図4】同電気加熱式触媒装置の通電時の電流の流れ方を示す図。

【図5】第２実施形態の電気加熱式触媒装置における触媒担体の外周面の展開図。

【図6】第１実施形態の電気加熱式触媒装置における、（ａ）は全充填スリットの充填剤のヤング率の分布を示すグラフであり、（ｂ）は部分充填スリットの充填剤のヤング率の分布を示すグラフである。

【図7】第２実施形態の電気加熱式触媒装置における、（ａ）は高ヤング率スリットの充填剤のヤング率の分布を示すグラフであり、（ｂ）は低ヤング率スリットの充填剤のヤング率の分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
以下、電気加熱式触媒装置の第１実施形態を、図１～図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の電気加熱式触媒装置１０は、車載等の内燃機関の排気を浄化するために、同内燃機関の排気通路内に設置される。

【0015】

＜電気加熱式触媒装置１０の構成＞
まず、図１及び図２を参照して、電気加熱式触媒装置１０の構成を説明する。電気加熱式触媒装置１０は、円筒状の触媒担体１１を備えている。なお、以下の説明では、触媒担体１１を円筒としたときの同円筒の中心軸Ｏに平行な方向を触媒担体１１の軸方向Ａと記載する。また、中心軸Ｏの軸回り方向を触媒担体１１の周方向Ｃと記載する。

【0016】

触媒担体１１は、同触媒担体１１を軸方向Ａに貫通する多数のセル孔を有したモノリス構造をなしている。触媒担体１１は、例えばシリコン、及びシリコンカーバイトの複合物を主成分とする焼結体である。触媒担体１１の各セル孔の壁面には、白金、パラジウム、ロジウム等の金属触媒が担持されている。なお、以下の説明では、触媒担体１１における図２の左側の端を同触媒担体１１の前端と記載する。また、触媒担体１１における図２の右側の端を同触媒担体１１の後端と記載する。

【0017】

触媒担体１１の側面には、一対の電極部１２が設けられている。両電極部１２は、触媒担体１１の側面における、中心軸Ｏを挟んで反対側となる位置にそれぞれ設けられている。各電極部１２は、第１下地層１３、第２下地層１４、金属電極板１５、及び固定層１６を有している。第１下地層１３は、触媒担体１１の側面に接するように形成された、導電性を有したセラミクスからなる層である。第２下地層１４は、第１下地層１３の表面に形成されている。第２下地層１４は、金属マトリクスとその金属マトリクス内に分散された酸化鉱物粒子からなる層である。金属マトリクスとしては、例えばＮｉＣｒ合金やＭＣｒＡｌＹ合金が用いられる。なお、ここでの「Ｍ」は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの一つ以上を示している。一方、酸化鉱物粒子としては、例えばシリカやアルミナなどの酸化物を主成分とし、ベントナイトやマイカを含む粒子が用いられる。金属電極板１５は、Ｆｅ－Ｃｒ合金等の導電性を有した金属からなる櫛状の板である。金属電極板１５は、第２下地層１４と同じ材料からなる固定層１６により、第２下地層１４の表面に固定されている。

【0018】

こうした電気加熱式触媒装置１０では、触媒担体１１の電気加熱を行える。すなわち、２つの電極部１２の間に電圧を印加して触媒担体１１に通電すると、その通電に応じた発熱で触媒担体１１が加熱される。電気加熱式触媒装置１０が内燃機関に組付けられた際には、こうした触媒担体１１の電気加熱により、触媒活性の促進が図られる。

【0019】

なお、電気加熱や排気からの受熱により触媒担体１１が高温となると、触媒担体１１に熱応力が発生する。そして、そうした熱応力が過大となると、触媒担体１１にクラックが発生する虞がある。本実施形態の電気加熱式触媒装置１０では、触媒担体１１の側面に、熱応力を緩和するためのスリット３０～３７を設けている。

【0020】

＜触媒担体１１のスリット３０～３７について＞
続いて、触媒担体１１のスリット３０～３７の構成を説明する。触媒担体１１の側面には、触媒担体１１の前端から後端へと軸方向Ａに延びる複数のスリット３０～３７が、周方向Ｃに間隔をおいて形成されている。本実施形態の場合、８本のスリット３０～３７が設けられている。各スリット３０～３７は、矩形の断面形状をなしている。なお、本実施形態の電気加熱式触媒装置１０では、各スリット３０～３７はいずれも、同じ寸法形状とされている。

【0021】

各スリット３０～３７は、次の位置に設けられている。ここで、周方向Ｃにおける各電極部１２の中央部分、及び触媒担体１１の中心軸Ｏを通る平面を平面Ｐ１とする。また、触媒担体１１の中心軸Ｏを通り、かつ平面Ｐ１に直交する平面を平面Ｐ２とする。なお、電気加熱式触媒装置１０は、平面Ｐ２に対して面対称をなすように構成されている。スリット３０、３４は、触媒担体１１の側面と平面Ｐ１との接線に沿って形成されている。また、スリット３２、３６は、触媒担体１１の側面と平面Ｐ２との接線に沿って形成されている。そして、触媒担体１１の側面におけるスリット３０、３２、３４、３６の中間の部分に、残りの４本のスリット３１、３３、３５、３７がそれぞれ形成されている。なお、これら４本のスリット３１、３３、３５、３７は、周方向Ｃにおける両電極部１２の端の近傍に位置している。

【0022】

図３は、触媒担体１１の側面の半周分の展開構造を示している。各スリット３０～３７には、充填剤３８が充填されている。充填剤３８は、触媒担体１１の基材よりも小さいヤング率を有している。本実施形態では、シリコンとその酸化物を主成分とした焼結体を充填剤３８として用いている。両電極部１２の周方向Ｃにおける側縁の近傍に形成された４本のスリット３１、３３、３５、３７には、両端部にのみ、充填剤３８が充填されている。これに対して、残りの４本のスリット３０、３２、３４、３６には、全長に亘って充填剤３８が充填されている。以下の説明では、全長に亘って充填剤３８が充填されたスリット３０、３２、３４、３６を全充填スリットと記載する。これに対して、両端部にのみ充填剤３８が充填されたスリット３１、３３、３５、３７を部分充填スリットと記載する。

【0023】

＜実施形態の作用、効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
電気加熱式触媒装置１０は、内燃機関の排気通路内に組付けられる。こうした電気加熱式触媒装置１０の触媒担体１１は、内燃機関の運転中、電気加熱や排気からの受熱により高温となる。排気通路内に組付けられた状態では、温度上昇に伴う触媒担体１１の熱膨張が制限されるため、触媒担体１１に熱応力が発生する。本実施形態の電気加熱式触媒装置１０では、触媒担体１１の側面に、熱応力を緩和するためのスリット３０～３７を設けている。そして、一部のスリット３０、３２、３４、３６を全長に亘って充填剤３８が充填された全充填スリットとする一方、残りのスリット３１、３３、３５、３７を両端部にのみ充填剤３８が充填された部分充填スリットとしている。

【0024】

触媒担体１１が高温となって熱膨張しようとすると、スリット３０～３７内の充填剤３８が圧縮される。この圧縮による充填剤３８の歪みの分、触媒担体１１の周方向Ｃの熱膨張が許容されて、触媒担体１１の熱応力が緩和される。このときの熱応力の緩和量は、圧縮に対する充填剤３８の歪みが大きいほど、すなわち充填剤３８のヤング率が低いほど、大きくなる。部分充填スリットには、充填剤３８が充填されていない部分が、すなわち充填剤３８のヤング率が「０」の部分が存在する。そのため、部分充填スリットは、全充填スリットよりも高い熱応力の緩和効果を有している。

【0025】

一方、触媒担体１１で発生する熱応力には、触媒担体１１内の温度分布や剛性分布により、部位毎のばらつきが生じる。触媒担体１１内の温度分布は、内燃機関の運転中に触媒担体１１の内部を流れる排気の流量、及び温度の部位毎のばらつきにより生じる。また、電気加熱時の触媒担体１１の発熱量は、部位により違うため、これによっても温度分布が生じる。そのため、電気加熱時には、触媒担体１１の部位毎の熱応力のばらつきが大きくなり易い。

【0026】

図４を参照して、本実施形態の電気加熱式触媒装置１０での電気加熱時の触媒担体１１の温度分布、及び熱応力分布について説明する。図５には、中心軸Ｏに直交する触媒担体１１の断面における電気加熱時の電流の流れが模式的に示されている。上述のように、触媒担体１１の側面には、中心軸Ｏを挟んで反対側となる位置に２つの電極部１２が設けられている。そして、電気加熱時の触媒担体１１の内部には、一方の電極部１２から他方の電極部１２へと向うように電流が流れる。同図に示すように、触媒担体１１の内部における電極部１２間の導電経路長は、周方向Ｃにおける電極部１２の中央の部分よりも両側の部分の方が短くなっている。導電経路が短いほど、電気抵抗が小さくなり、電流密度が高くなる。そして、電流密度が高いほど、発熱量が大きくなる。そのため、触媒担体１１の側周の中で、電極部１２の周方向両側の近傍の部分は、他の部分よりも高温となって、大きい熱応力が発生し易い部分となっている。

【0027】

これに対して、本実施形態の電気加熱式触媒装置１０では、高温となり易い部分には熱応力の緩和効果が高い部分充填スリットが設けられている。そのため、過大な熱応力の発生が抑えられる。なお、全てのスリット３０～３７を部分充填スリットとすると、触媒担体１１の剛性が大幅に低下する。その点、本実施形態では、高温となり易い部分以外のスリット３０、３２、３４、３６には、全長に亘って充填剤３８を充填している。そのため、触媒担体１１の剛性の低下が抑えられる。

【0028】

以上の本実施形態の電気加熱式触媒装置１０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）高温となり易い部分に設けられたスリット３１、３３、３５、３７は、熱応力の緩和効果が高い部分充填スリットとしている。これに対して、あまり高温とならない部分に設けられるスリット３０、３２、３４、３６は、部分充填スリットよりも熱応力の緩和効果が低い全充填スリットとしている。そのため、触媒担体１１の温度分布に合わせて的確な熱応力の緩和が可能となる。

【0029】

（２）スリットの深さや幅を大きくすることでも、熱応力の緩和効果を高められる。しかしながら、スリットの深さや幅を大きくすると、その分、触媒担体１１の排気浄化面積が減少する。これに対して、本実施形態では、充填剤３８の充填範囲を限定することで、スリット３１、３３、３５、３７の熱応力の緩和効果を高めている。そのため、排気浄化面積を減少させることなく、触媒担体１１の熱応力を緩和できる。

【0030】

（第２実施形態）
次に、電気加熱式触媒装置の第２実施形態を、図５を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施形態にあって、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

【0031】

第１実施形態では、高温となり易い部分に設けられるスリット３１、３３、３５、３７と、他の部分に設けられるスリット３０、３２、３４、３６とで、充填剤３８の充填範囲を変えていた。これに対して、本実施形態では、高温となり易い部分に設けられるスリット３１、３３、３５、３７と、他のスリット３０、３２、３４、３６とで、充填する充填剤のヤング率を変えるようにしている。

【0032】

図５は、本実施形態の電気加熱式触媒装置における触媒担体１１の側面の半周分の展開構造を示している。同図の範囲では、触媒担体１１の高温となり易い部分にスリット３１、３３が、あまり高温とならない部分にスリット３２、３４が、それぞれ設けられている。本実施形態では、高温となり易い部分に設けられるスリット３１、３３、３５、３７には、他のスリット３０、３２、３４、３６に充填する充填剤３８よりもヤング率が低い充填剤３９を充填している。以下の説明では、ヤング率が高い方の充填剤３８が充填されたスリット３０、３２、３４、３６を高ヤング率スリットと記載する。これに対してヤング率が低い方の充填剤３９が充填されたスリット３１、３３、３５、３７を低ヤング率スリットと記載する。なお、充填剤３８、３９には、共通素材の焼結体が用いられている。そして、焼結体の気孔率を調整することで、両充填剤３８、３９のヤング率を変えている。

【0033】

ヤング率が低い充填剤３９は、ヤング率が高い充填剤３８に比べて、圧縮を受けたときの歪みが大きくなる。そのため、低ヤング率スリットは、高ヤング率スリットよりも高い熱応力の緩和効果を有している。そして、本実施形態では、高温となり易い部分に設けられたスリット３１、３３、３５、３７は、熱応力の緩和効果が高い低ヤング率スリットとしている。そのため、過大な熱応力の発生が抑えられる。

【0034】

一方、ヤング率が高い充填剤３８は、ヤング率が低い充填剤３８よりも高い剛性を有している。そして、本実施形態では、あまり高温とならない部分に設けられるスリット３０、３２、３４、３６には、ヤング率の高い方の充填剤３８を充填している。そのため、ヤング率が低い方の充填剤３９を全てのスリット３０～３７に充填した場合に比べて、触媒担体１１の剛性低下が抑えられる。

【0035】

（充填剤の充填態様と熱応力の緩和効果との関係）
続いて、充填剤の充填態様がスリットの熱応力の緩和効果に与える影響について考察する。触媒担体が熱膨張すると、スリット内の充填剤に圧縮応力が加わる。この圧縮応力に対する充填剤の歪みの分、触媒担体の外周部の周方向の熱膨張が許容される。そして、許容される熱膨張が大きいほど、触媒担体の熱応力の低下量が大きくなる。すなわち、充填剤のヤング率が低いほど、触媒担体の熱応力の低下量が大きくなる。このように充填剤のヤング率は、触媒担体の熱応力の緩和効果の指標となる。

【0036】

なお、上述の部分充填スリットのように、スリットの全長に亘ってヤング率が一定とならないように充填剤を充填する場合もある。このような充填剤のヤング率が一様でないスリットも含めたスリットの触媒担体の熱応力の緩和効果の指標値としては、次の平均ヤング率を用いることができる。平均ヤング率は、スリットの部位毎の充填剤のヤング率を、スリットの全長に亘って平均した値である。なお、ここでのヤング率の平均に際しては、スリットにおける充填剤が充填されていない部位については、その部位の充填剤のヤング率は「０」であるとしている。こうした場合、一般則として、充填剤の平均ヤング率が小さいスリットは、同平均ヤング率が大きいスリットよりも触媒担体の熱応力の緩和効果の高くなるということができる。

【0037】

図６（ａ）は、第１実施形態における全充填スリットの、触媒担体１１の前端から後端までの各部位の充填剤３８のヤング率を示している。また、図６（ｂ）は、同じく第１実施形態における部分充填スリットの、触媒担体１１の前端から後端までの各部位の充填剤３８のヤング率を示している。なお、図中の「Ｅ１」は、充填剤３８として用いる焼結体のヤング率を示している。また、図中の「Ｌ」は、触媒担体１１の軸方向Ａの長さを示している。全長に亘って均等に充填剤３８が充填された全充填スリットでは、充填剤３８のヤング率は全長に亘って一定の値「Ｅ１」となる。一方、両端部にのみ充填剤３８が充填された部分充填スリットでは、両端部以外の充填剤３８のヤング率は「０」となる。全充填スリット、及び部分充填スリットのそれぞれの平均ヤング率は、図中のハッチングで示された領域の面積を長さＬで割った商に対応している。図から明らかなように、部分充填スリットの平均ヤング率は、全充填スリットの平均ヤング率よりも小さくなっている。第１実施形態では、全充填スリットであるスリット３０、３２、３４、３６が、平均ヤング率が第１の値となる第１スリットに対応している。また、部分充填スリットであるスリット３１、３３、３５、３７が、平均ヤング率が上記第１の値よりも小さい第２の値となる第２スリットに対応している。

【0038】

図７（ａ）は、第２実施形態における高ヤング率スリットの、触媒担体１１の前端から後端までの各部位の充填剤３８のヤング率を示している。また、図７（ｂ）は、同じく第２実施形態における低ヤング率スリットの、触媒担体１１の前端から後端までの各部位の充填剤３９のヤング率を示している。なお、図中の「Ｅ１」は、充填剤３８として用いる焼結体のヤング率を、「Ｅ２」は、充填剤３９として用いる焼結体のヤング率を、それぞれ示している。高ヤング率スリット、及び低ヤング率スリットのそれぞれの平均ヤング率は、図中のハッチングで示された領域の面積を長さＬで割った商に対応している。図から明らかなように、低ヤング率スリットの平均ヤング率は、高ヤング率スリットの平均ヤング率よりも小さくなっている。第２実施形態では、高ヤングスリットであるスリット３０、３２、３４、３６が、平均ヤング率が第１の値となる第１スリットに対応している。また、低ヤング率スリットであるスリット３１、３３、３５、３７が、平均ヤング率が上記第１の値よりも小さい第２の値となる第２スリットに対応している。

【0039】

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、触媒担体１１の側面の中で、電極部１２の周方向Ｃの両側の近傍の部分が、最も高温となり易い部分となっていた。電極部の構成や配置によっては、それ以外の部分、例えば電極部の直下に位置する部分が、触媒担体１１の側面の中で最も高温となり易い部分となることがある。そうした場合には、全充填スリット／高ヤング率スリット、部分充填スリット／低ヤング率スリットの配置を触媒担体１１の温度分布に合わせて適宜に変更するとよい。具体的には、高温となり易い部分に設けられたスリットを部分充填スリット／低ヤング率スリットとし、他の部分に設けられたスリットを全充填スリット／高ヤング率スリットとするとよい。

【0040】

・第１実施形態の部分充填スリットの充填剤３８の充填部分を適宜変更してもよい。例えば、部分充填スリットの延伸方向中央の部分にのみ、充填剤３８を充填するようにしてもよい。また、第１実施形態では全充填スリットとしていたスリット３０、３２、３４、３６の一部に充填剤３８が充填されていない部分を設けるようにしてもよい。そして、スリット３０、３２、３４、３６における充填剤３８が充填されている部分の長さが、スリット３１、３３、３５、３７における同長さよりも長くする。こうした場合にも、スリット３０、３２、３４、３６は、スリット３１、３３、３５、３７よりも平均ヤング率の大きいスリットとなる。

【0041】

・第１実施形態では充填剤３８の充填範囲を変えることで、第２実施形態では充填剤３８、３９のヤング率を変えることで、スリットの平均ヤング率を変えていた。それ以外の態様で、スリットの平均ヤング率を変えるようにしてもよい。例えば、第１実施形態の部分充填スリットにおける充填剤３８を充填していない部分に、他の部位よりもヤング率が低い充填剤３９を充填する。こうした場合にも、平均ヤング率は全充填スリットの場合よりも小さい値となる。

【0042】

・触媒担体１１に設けるスリットの数、電極部１２の配置や構成等、電気加熱式触媒装置の構成は適宜に変更してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１０…電気加熱式触媒装置
１１…触媒担体
１２…電極部
３０、３２、３４、３６…スリット（第１スリット）
３１、３３、３５、３７…スリット（第２スリット）
３８、３９…充填剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】