(57)【要約】  本発明は、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）において、発熱体をより好適に発熱させることで、排気浄化率の向上や発熱体の破損の抑制を図ることを目的とする。本発明に係るＥＨＣにおいては、一対の表面電極７ａが、円柱状に形成された発熱体３の一端から他端に向かって該発熱体３の外周面に沿って螺旋状に延び且つ発熱体３を挟んで互いに交差するように形成されている。さらに、表面電極７ａにおける発熱体３の端面の円周と接する端部近傍の幅が拡張されている。
2012108047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状に形成され、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体に電気を供給する電極であって、該発熱体を挟み込むように該発熱体の外周面に接続された一対の電極と、を備え、
前記一対の電極が、前記発熱体の一端から他端に向かって該発熱体の外周面に沿って螺旋状に延び且つ前記発熱体を挟んで互いに交差するように形成された表面電極を有し、
前記表面電極における前記発熱体の端面の円周と接する端部近傍の幅が、該端部近傍における表面電極間の前記発熱体の外周上の最短距離が所定の下限距離以上となる範囲で拡張されている電気加熱式触媒。
【請求項２】
さらに、前記表面電極における長さ方向の中央部近傍の前記発熱体の端面の円周と並行な方向の幅が、該中央部近傍における表面電極間の前記発熱体の外周上の最短距離が前記所定の下限距離以上となる範囲で拡張されている請求項１に記載の電気加熱式触媒。
【請求項３】
前記表面電極の幅が拡張されていない部分における表面電極間の前記発熱体の外周上の最短距離が前記所定の下限距離となっている請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒。
【請求項４】
前記表面電極の幅が拡張されていない部分における表面電極間の前記発熱体の外周上の最短距離が、前記表面電極の幅が拡張された部分における表面電極間の前記発熱体の外周上の最短距離よりも大きくなっている請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electric Heating Catalyst：以下、ＥＨＣと称する）が開発されている。【０００３】
また、ＥＨＣにおいて、発熱体の側面（外周面）に、互いに対向するように一対の電極を接続した構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような構成においては、発熱体を通って電極間に電流が流れることで発熱体が発熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２６９３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
円柱状（断面形状が楕円のものを含む）の発熱体の外周面に互いに対向するように一対の電極を設けた場合、前記発熱体の外周面に沿って延びる表面電極が形成される。該電極に通電すると、発熱体における表面電極間に位置する部分（以下、この部分を「電極間部」と称する）に電流が流れる。そのため、該電極間部が昇温する。しかしながら、発熱体には表面電極間から外側に外れている部分（即ち、表面電極が設けられていない外周面近傍部分：以下、この部分を「電極間外部」と称する）が存在する。電極に通電しても、該電極間外部には電流が流れ難いため、該電極間外部は昇温し難い。従って、通電した際の発熱体の周方向（軸方向と直交する幅方向）における温度分布は不均一となる。【０００６】
このように発熱体の周方向における温度分布が不均一となると、低温部においては触媒の排気浄化能力が十分に発揮されなくなり、排気浄化率の低下を招くこことになる。また、発熱体における温度分布のばらつきが大きくなると、熱応力が大きくなることによって、発熱体の破損を招く虞もある。【０００７】
ここで、表面電極における発熱体の周方向の幅を大きくすることで、発熱体において、電極間部が占める割合を大きくし、電極間外部が占める割合を小さくすることができる。しかしながら、表面電極における発熱体の周方向の幅を大きくすると、表面電極間の発熱体の外周面上の距離が小さくなる。この表面電極間の発熱体の外周面上の距離がある程度以上小さくなると、表面電極間を流れる電流が、発熱体の外周面を通って集中的に流れ易くなる。その結果、該外周面における表面電極間に位置する部分が過剰に昇温する虞がある。【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＥＨＣにおいて、発熱体をより好適に発熱させることで、排気浄化率の向上や発熱体の破損の抑制を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＥＨＣにおいては、一対の表面電極が、発熱体の一端から他端に向かって該発熱体の外周面に沿って螺旋状に延び且つ発熱体を挟んで互いに交差するように形成されている。さらに、表面電極における発熱体の端面の円周と接する端部近傍の幅が拡張されている。【００１０】
より詳しくは、本発明に係るＥＨＣは、
円柱状に形成され、通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体に電気を供給する電極であって、該発熱体を挟み込むように該発熱体の外周面に接続された一対の電極と、を備え、
前記一対の電極が、前記発熱体の一端から他端に向かって該発熱体の外周面に沿って螺旋状に延び且つ前記発熱体を挟んで互いに交差するように形成された表面電極を有し、
前記表面電極における前記発熱体の端面の円周と接する端部近傍の幅が、該端部近傍における表面電極間の前記発熱体の外周上の最短距離が所定の下限距離以上となる範囲で拡張されている。【００１１】
ここで、所定の下限距離とは、発熱体の外周面を通って電流が流れることを抑制することが可能な表面電極間の発熱体の外周上の距離の下限値であって、実験等に基づいて予め定められた距離である。【００１２】
本発明のように、表面電極における端部の幅を拡張することで、通電時において、発熱体の外周面を通って電流が流れることを抑制しつつ、発熱体の端部近傍を、該発熱体の軸方向と直交する断面方向において、より広い範囲で昇温させることができる。従って、発熱体の軸方向全体でみれば、該発熱体の軸方向と直交する断面方向において、通電時に低温部となる部分をより小さくすることができる。そのため、排気浄化率を向上させることができ、また、発熱体の破損を抑制することができる。【００１３】
本発明においては、さらに、さらに、表面電極における長さ方向の中央部近傍の前記発熱体の端面の円周と並行な方向の幅が、該中央部近傍における表面電極間の発熱体の外周上の最短距離が前記所定の下限距離以上となる範囲で拡張されてもよい。【００１４】
これによれば、通電時において、発熱体の外周面を通って電流が流れることを抑制しつつ、発熱体の端部近傍に加え、発熱体の長さ方向の中央部近傍も、該発熱体の軸方向と直交する断面方向において、より広い範囲で昇温させることができる。【００１５】
本発明においては、表面電極の幅が拡張されていない部分における表面電極間の発熱体の外周上の最短距離が前記所定の下限距離となっていてもよい。これによれば、表面電極における幅が拡張されていない部分において、発熱体の外周面を通って電流が流れることを抑制しつつ、表面電極の幅を可及的に大きくすることができる。【００１６】
本発明においては、表面電極の幅が拡張されていない部分における表面電極間の発熱体の外周上の最短距離が、表面電極の幅が拡張された部分における表面電極間の発熱体の外周上の最短距離よりも大きくなっていてもよい。これによれば、表面電極における幅が拡張されていない部分において、発熱体の外周面を通って電流が流れることをより高い確率で抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＥＨＣにおいて、発熱体をより好適に発熱させることができる。その結果、排気浄化率を向上させることができ、また、発熱体の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例に係る電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るＥＨＣにおける表面電極の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、触媒担体の斜視図を示しており、図２（ｂ）は、触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。
【図３】実施例に係る触媒担体の軸方向と直交する方向の断面において電極間部が占める部分を示す図である。
【図４】表面電極を触媒担体の外周面に沿って螺旋状に形成した場合の触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。図４（ａ）は、表面電極の螺旋角度が比較的大きい場合の触媒担体の外周面の展開図を示しており、図４（ｂ）は、表面電極の螺旋角度が比較的小さい場合の触媒担体の外周面の展開図を示している。
【図５】表面電極間の外周最短距離を中心角９０°としたときの、表面電極の螺旋角度と表面電極の幅との関係を示す図である。
【図６】実施例の第一変形例に係るＥＨＣにおける表面電極の概略構成を示す図である。図６（ａ）は、触媒担体の斜視図を示しており、図６（ｂ）は、触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。
【図７】実施例の第二変形例に係る、触媒担体の前端から後端の間における各位置での表面電極間の直線距離を示す図である。
【図８】実施例の第二変形例において、表面電極間の外周最短距離を補正するときの触媒担体の前端から後端の間における各位置での補正係数を示す図である。
【図９】従来のＥＨＣの触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。
【図１０】従来のＥＨＣにおける触媒担体及び電極の触媒担体の軸方向と直行する方向の断面図を示している。図１０（ａ）は、表面電極の触媒担体の周方向の幅が比較的小さい場合の断面図を示しており、図１０（ｂ）は、表面電極の触媒担体の周方向の幅が比較的大きい場合の断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の概略構成を示す図である。本実施例に係るＥＨＣ１は、車両に搭載される内燃機関の排気管に設けられる。内燃機関は、ディーゼル機関であっても、ガソリン機関であってもよい。また、電気モータを備えたハイブリッドシステムを採用した車両においても本実施例に係るＥＨＣ１を用いることができる。
【００２１】
図１は、内燃機関の排気管２の中心軸Ａに沿ってＥＨＣ１を縦方向に切断した断面図である。尚、ＥＨＣ１の形状は中心軸Ａに対して線対称のため、図１では、便宜上、ＥＨＣ１の上側の部分のみを示している。
【００２２】
本実施例に係るＥＨＣ１は、触媒担体３、ケース４、マット５、内管６、及び電極７を備えている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。触媒担体３には排気浄化触媒１５が担持されている。排気浄化触媒１５としては、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒及び三元触媒等を例示することができる。
【００２３】
触媒担体３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路（セル）を有している。排気浄化触媒１５は各セルを形成する隔壁に担持されており、該セルを排気が流通することで、該排気が浄化される。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体３の断面形状は楕円形等であっても良い。中心軸Ａは、排気管２、触媒担体３、内管６、及びケース４で共通の中心軸である。
【００２４】
触媒担体３はケース４に収容されている。ケース４は、金属によって形成されている。ケース４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース４は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部４ａと、該収容部４ａよりも上流側及び下流側で該収容部４ａと排気管２とを接続するテーパ部４ｂ，４ｃと、を有している。収容部４ａの通路断面積は排気管２の通路断面積よりも大きくなっており、その内側に、触媒担体３、マット５、及び内管６が収容されている。テーパ部４ｂ，４ｃは、収容部４ａから離れるに従って通路断面積が縮小するテーパ形状をしている。
【００２５】
ケース４の収容部４ａの内壁面と触媒担体３の外周面との間にはマット５が挟み込まれている。つまり、ケース４内において、触媒担体３がマット５によって支持されている。また、マット５には内管６が挟み込まれている。つまり、マット５が、内管６によってケース４側と触媒担体３側とに分割されている。
【００２６】
マット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット５は、触媒担体３の外周面及び内管６の外周面に巻きつけられている。マット５が、触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が流れることが抑制される。
【００２７】
内管６は、電気絶縁材によって形成されている。内管６を形成する材料としては、アルミナを例示することができる。内管６は、中心軸Ａを中心とした管状に形成されている。図１に示すように、内管６は、中心軸Ａ方向の長さがマット５より長い。そのため、内管６の上流側及び下流側の端部は、マット５の上流側及び下流側の端面から突出している。
【００２８】
触媒担体３の外周面には一対の電極７が接続されている（尚、図１においては、片側（上側）の電極７のみ図示している。）。電極７は、表面電極７ａ及び軸電極７ｂによって形成されている。表面電極７ａは、触媒担体３の外周面に設けられている。尚、該表面電極７ａの詳細な構成については後述する。軸電極７ｂの一端は表面電極７ａに接続されている。そして、電極室９を通って軸電極７ｂの他端がケース４の外側に突出している。
【００２９】
ケース４及び内管６には、軸電極７ｂを通すために、貫通孔４ｄ，６ａが開けられている。また、マット５には、軸電極７ｂを通すための空間が形成されている。このような、ケース４の内壁面と触媒担体３の外周面との間に位置し、マット５によってその側壁面が形成された空間によって、電極室９が形成されている。ケース４に開けられている貫通孔４ｄ（つまり、電極室９の上部）には、軸電極７ｂを支持する支持部材８が設けられている。この支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と軸電極７ｂとの間に隙間なく設けられている。
【００３０】
軸電極７ｂの他端は、バッテリ（図示せず）に電気的に接続されている。電極７には該バッテリから電気が供給される。電極７に電気が供給されると、触媒担体３に通電される。通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された排気浄化触媒１５が加熱され、その活性化が促進される。
【００３１】
尚、本実施例においては、触媒担体３が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではなく、例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよい。
【００３２】
ここで、従来のＥＨＣにおける、表面電極の構成及び通電時の触媒担体の発熱状態について図９及び図１０に基づいて説明する。図９は、従来のＥＨＣの触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。図９においては、斜線部が、表面電極７ａが設けられた部分を示している。図９に示すように、従来のＥＨＣにおいては、触媒担体３の外周面に、触媒担体３を挟んで互いに対向するように且つ触媒担体３の軸方向と平行に、二つの表面電極７ａがもうけられている。
【００３３】
図１０は、図９に示すように表面電極がもうけられた従来のＥＨＣにおける触媒担体及び電極の触媒担体の軸方向と直交する方向の断面図を示している。図１０（ａ）は、表面電極７ａの触媒担体３の周方向の幅が比較的小さい場合（例えば、表面電極７ａの幅が中心角９０°の場合）の断面図を示しており、図１０（ｂ）は、表面電極７ａの触媒担体３の周方向の幅が比較的大きい場合（例えば、表面電極７ａの幅が中心角９０°より大きい場合）の断面図を示している。
【００３４】
図１０（ａ）に示すように表面電極７ａの幅が比較的小さい場合、電極７に通電すると、触媒担体３における表面電極間に位置する部分である電極間部（図１０（ａ）において灰色で示す部分）に電流が流れる。そのため、該電極間部が昇温する。しかしながら、触媒担体３における表面電極間から外側に外れている部分である電極間外部（図１０（ａ）において破線で囲んだ部分）には電流が流れ難い。そのため、該電極間外部が昇温し難く、低温部となる。
【００３５】
触媒担体３において、このような低温部が生じると、該低温部においては触媒の排気浄化能力が十分に発揮されなくなるため、排気浄化率の低下を招くこことになる。また、触媒担体３における温度ばらつきが大きくなると、熱応力が大きくなることによって、触媒担体３の破損を招く虞もある。
【００３６】
一方、図１０（ｂ）に示すような触媒担体３における低温部の発生を抑制すべく、表面電極７ａの幅を大きくすると、表面電極間の外周距離が小さくなる。そして、図１０（ｂ）に示すように、表面電極間の外周距離がある程度以上小さくなると、より集中的に触媒担体３の外周面（図１０（ｂ）において灰色で示す部分）を通って電流が流れ易くなる。その結果、該外周面の表面電極間に位置する部分が過剰に昇温する虞がある。
【００３７】
そこで、本実施例に係るＥＨＣにおいては、表面電極７ａを、触媒担体３の外周面に沿って螺旋を形成するような構成とした。図２は、本実施例に係るＥＨＣにおける表面電極の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、触媒担体の斜視図を示しており、図２（ｂ）は、触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。図２（ｂ）においては、斜線部が、表面電極７ａを示している。
【００３８】
本実施例に係るＥＨＣにおいては、図２に示すように、表面電極７ａが、触媒担体３の軸方向に対して所定角度α傾いて形成されており、触媒担体３の一端から他端に向かって該触媒担体３の外周面に沿って螺旋状に延びている。また、二つの表面電極７ａは触媒担体３を挟んで互いに交差するように形成されている。
【００３９】
このように表面電極７ａを触媒担体３の外周面に沿って螺旋状に形成すると、触媒担体３の前端から後端に進むに連れて、触媒担体３の軸方向と直交する方向の断面における電極間部の位置が触媒担体３の軸周りに回転する方向にずれる。その結果、触媒担体３の軸方向全体でみれば、図３に示すように、触媒担体３の軸方向と直交する方向の断面において電極間部（図３において灰色で示す部分）が占める割合が、従来のように表面電極７ａを触媒担体３の軸方向と平行に形成した場合に比べて大きくなる。そのため、触媒担体３の軸方向全体でみれば、触媒担体３の軸方向と直交する方向の断面において、通電時に電流が流れずに低温部となる電極間外部（図３において破線で囲んだ部分）が占める割合を小さくすることができる。
【００４０】
従って、活性化した排気浄化触媒１５と接することなくＥＨＣ１を通過する排気の流量を低減することができる。そのため、排気浄化率を向上させることができる。また、通電時における触媒担体３の温度分布のばらつきが抑制されるため、触媒担体３が破損することを抑制することができる。
【００４１】
ここで、表面電極７ａを触媒担体３の外周面に沿って螺旋状に形成する場合における、表面電極７ａの触媒担体３の軸方向に対する傾斜角度（以下、この傾斜角度を螺旋角度と称する）について図４及び５に基づいて説明する。尚、表面電極７ａを触媒担体３の軸方向と平行に形成した場合、表面電極７ａの幅及び表面電極間の距離は、触媒担体３の軸を中心点とする円弧の長さとなる。そこで、以下においては、表面電極７ａの幅及び表面電極間の距離を、表面電極７ａを触媒担体３の軸方向と平行に形成したと仮定した場合における触媒担体３の軸を中心点とする円弧の中心角として表すものとする。
【００４２】
図４は、表面電極を触媒担体の外周面に沿って螺旋状に形成した場合の触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。図４（ａ）は、表面電極の螺旋角度が比較的大きい場合の触媒担体の外周面の展開図を示しており、図４（ｂ）は、表面電極の螺旋角度が比較的小さい場合の触媒担体の外周面の展開図を示している。図４（ａ），（ｂ）においては、斜線部が、表面電極７ａを示している。
【００４３】
図４に示すように、表面電極７ａの螺旋角度を大きくすると、触媒担体３の外周面上における該表面電極７ａの長さをより長くすることができる。しかしながら、表面電極７ａを螺旋状に形成した場合であっても、表面電極間の触媒担体３の外周上の最短距離（以下、この距離を外周最短距離と称する）を、触媒担体３の外周面を通って電流が流れることが抑制される程度に確保する必要がある。本発明の発明者の鋭意研究によれば、触媒担体３の外周面を通って電流が流れること抑制するためには、表面電極間の外周最短距離を中心角９０°以上とする必要があることが判明した。
【００４４】
そこで、図４（ａ），（ｂ）においては、表面電極間の外周最短距離を中心角９０°としている。表面電極間の外周最短距離を中心角９０°で一定とすると、表面電極７ａの螺旋角度が大きいときは、該螺旋角度が小さい場合に比べて、表面電極７ａの幅が小さくなる。しかしながら、表面電極７ａの幅が過剰に小さくなると、触媒担体３を十分な範囲で昇温させることが困難となる。本発明の発明者の鋭意研究によれば、触媒担体３を十分な範囲で昇温させためには、表面電極７ａの幅を中心角６０°以上とする必要があることが判明した。
【００４５】
図５は、表面電極間の外周最短距離を中心角９０°としたときの、表面電極の螺旋角度と表面電極の幅との関係を示す図である。図５に示すように、表面電極７ａの螺旋角度が大きくなるほど表面電極７ａの幅が小さくなる。そして、上述したように、触媒担体３を十分な範囲で昇温させためには、表面電極７ａの幅を中心角６０°以上とする必要がある。このような条件を満たすためには、図５より、表面電極７ａの螺旋角度を３３°以下とする必要がある。
【００４６】
つまり、触媒担体３の外周面を通って電流が流れること抑制するために表面電極間の外周最短距離を中心角９０°とし、且つ触媒担体３を十分な範囲で昇温させために表面電極７ａの幅を中心角６０°以上としつつ、表面電極７ａを触媒担体３の外周に沿って螺旋状に形成するためには、表面電極７ａの螺旋角度を３３°以下とする必要がある。そのため、本実施例に係るＥＨＣおいても、表面電極間の外周最短距離は中心角９０°となっており、表面電極７ａの螺旋角度（図２（ｂ）に示す角度α）は３３°以下となっている。
【００４７】
図２に戻って、本実施例に係るＥＨＣの表面電極の構成についてさらに説明する。表面電極７ａを触媒担体３の外周に沿って螺旋状に形成した場合、触媒担体３の端面部分における表面電極間の外周最短距離は、通常、表面電極間の触媒担体３の外周上における該触媒担体３の端面の円周と平行な方向の距離（以下、この距離を外周距離と称する）となる。これに対し、触媒担体３の端面近傍以外の部分においては、表面電極間の触媒担体３の外周上における表面電極７ａと直交する方向の距離が表面電極間の外周最短距離（本実施例ではこの部分の外周最短距離を中心角９０°としている）となる。従って、触媒担体３の端面近傍の外周最短距離はが、他の部分における外周最短距離（＝中心角９０°）よりも大きくなっている。
【００４８】
そこで、本実施例では、図２に示すように、表面電極７ａを触媒担体３の外周に沿って螺旋状に形成すると共に、該表面電極７ａにおける触媒担体３の端面の円周と接する端部近傍の幅を拡張する。より詳しくは、図２（ｂ）に示すように、表面電極７ａの端部におけるその幅を拡張しなければ触媒担体３の端面の円周と鋭角に交わる方の側辺を外側に広げることで、該端部近傍の幅を拡張する。
【００４９】
これにより、触媒担体３の端面近傍における表面電極間の外周最短距離（触媒担体３の端面部分においては表面電極間の外周距離）を触媒担体３の端面近傍以外の部分における表面電極間の外周最短距離（＝中心角９０°）と同一にする。つまり、一方の表面電極７ａにおける外側に広げられた側辺から、該側辺と向かい合う他方の表面電極７ａの側辺と触媒担体３の端面の円周との交点までの距離を中心角９０°にする。
【００５０】
表面電極を上記のように構成することで、触媒担体３の外周面を通って電流が流れることを抑制することが可能な範囲で、触媒担体３の端部近傍における該触媒担体３の軸方向と直交する断面において電極間部が占める割合を可及的に大きくすることができる。つまり、触媒担体３の端部近傍を、該触媒担体３の軸方向と直交する断面方向において、より広い範囲で昇温させることが可能となる。
【００５１】
従って、触媒担体３の軸方向全体でみれば、該触媒担体３の軸方向と直交する断面方向において、通電時に低温部となる部分をより小さくすることができる。そのため、排気浄化率を向上させることができ、また、触媒担体３の破損を抑制することができる。
【００５２】
尚、本実施例において、上記のように、表面電極７ａの端部近傍の幅を拡張する場合、該幅を拡張した部分の外周最短距離は、必ずしも、他の部分における外周最短距離（＝中心角９０°）と同一でなくともよい。触媒担体３の端部における表面電極間の外周距離が他の部分における外周最短距離以上となる範囲で表面電極７ａの端部の幅を拡張すれば、触媒担体３の外周面を通って電流が流れることを抑制することができる。
【００５３】
＜変形例１＞
以下、本実施例の第一変形例について説明する。図６は、本変形例に係るＥＨＣにおける表面電極の概略構成を示す図である。図６（ａ）は、触媒担体の斜視図を示しており、図６（ｂ）は、触媒担体の外周面を展開した様子を示す図である。図６（ｂ）においては、斜線部が、表面電極７ａを示している。
【００５４】
本変形例においても、上記と同様、表面電極７ａが、触媒担体３の一端から他端に向かって該触媒担体３の外周面に沿って螺旋状に延びている。また、二つの表面電極７ａは触媒担体３を挟んで互いに交差するように形成されている。そして、本実施例では、図６に示すように、表面電極７ａにおける触媒担体３の端面の円周と接する端部近傍の幅、及び表面電極７ａの長さ方向の中央部近傍における触媒担体３の端面の円周と並行な方向の幅を拡張する。
【００５５】
このとき、表面電極７ａの端部及び中央部（即ち、触媒担体３の端面の円周と並行な方向の幅を拡張した部分）の外周距離が、他の部分における外周最短距離（＝中心角９０°）と同一となるようにする。尚、この場合、図６（ｂ）に示すように、表面電極７ａの端部及び中央部以外の部分における外周最短距離は、一方の表面電極７ａにおける幅を拡張した部分の頂点から他方の表面電極７ａまでの触媒担体３の外周面上の距離となる。
【００５６】
上記によれば、触媒担体３の外周面を通って電流が流れることを抑制しつつ、触媒担体３の端部近傍及び中央部近傍における該触媒担体３の軸方向と直交する断面において電極間部が占める割合を可及的に大きくすることができる。つまり、触媒担体３の端部近傍及び中央部近傍を、該触媒担体３の軸方向と直交する断面方向において、より広い範囲で昇温させることが可能となる。
【００５７】
本変形例に係る表面電極７ａの構成によっても、触媒担体３の軸方向全体でみれば、該触媒担体３の軸方向と直交する断面方向において、通電時に低温部となる部分をより小さくすることができる。そのため、排気浄化率を向上させることができ、また、触媒担体３の破損を抑制することができる。
【００５８】
尚、本実施例においては、上記のように、触媒担体３の端面の円周と並行な方向の幅を拡張した部分における表面電極間の外周距離は、必ずしも、他の部分における外周最短距離（＝中心角９０°）と同一でなくともよい。触媒担体３の端部及び中央部における表面電極間の外周距離が他の部分における外周最短距離以上となる範囲で表面電極７ａの端部及び中央部の幅を拡張すれば、触媒担体３の外周面を通って電流が流れることを抑制することができる。
【００５９】
＜変形例２＞
以下、本実施例の第二変形例について説明する。上記実施例及び第一変形例のように表面電極７ａの一部において、触媒担体３の端面の円周と並行な方向の幅を拡張すると、該幅を拡張した部分では、該幅を拡張していない部分に比べて表面電極間の直線距離が小さくなる。尚、表面電極間の直線距離とは、両表面電極７ａの側端部を触媒担体３の内部を通り且つ該触媒担体３の軸方向と直交する直線で結んだときの該直線の長さである。
【００６０】
表面電極間の直線距離が大きい部分は、該表面電極間の直線距離が小さい部分に比べて、通電時に触媒担体３の外周面を通って電流が流れ易い。そこで、本変形例においては、表面電極間の外周最短距離を９０°で一定とせずに、表面電極間の直線距離に応じて該表面電極間の外周最短距離を補正する。
【００６１】
図７は、触媒担体３の前端から後端の間における各位置での表面電極間の直線距離を示す図である。図８は、本変形例において、表面電極間の外周最短距離を補正するときの触媒担体３の前端から後端の間における各位置での補正係数を示す図である。図８において、補正係数が大きいほど、表面電極間の外周最短距離が大きくなるように補正される。また、図７及び８において、Ｌ１は、従来の表面電極７ａが触媒担体３の軸方向と水平に形成された場合の値を示しており、Ｌ２は、図２に示すように表面電極７ａが螺旋状に形成され且つ該表面電極７ａの端部近傍の幅が拡張された場合の値を示しており、Ｌ３は、図６示すように表面電極７ａが螺旋状に形成され且つ該表面電極７ａの端部近傍及び中央部近傍の幅が拡張された場合の値を示している。
【００６２】
図７及び８に示すように、本変形例においては、表面電極間の直線距離が大きい部分ほど該表面電極間の外周最短距離を大きくする。具体的には、図２及び図６に示すように、表面電極７ａの一部において、触媒担体３の端面の円周と並行な方向の幅を拡張した場合は、該幅を拡張していない部分の表面電極７ａの幅をより小さくする。
【００６３】
このように、表面電極間の外周最短距離を補正することで、表面電極における幅が拡張されていない部分において、触媒担体３の外周面を通って電流が流れることをより高い確率で抑制することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
３・・・触媒担体
４・・・ケース
７・・・電極
７ａ・・表面電極
７ｂ・・軸電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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