(57)【要約】【課題】基材と電極と筒体との絶縁を維持するとともに、基材を保持しつつ電極の破損の発生を抑制して耐久性に優れる電気加熱式触媒の提供。【解決手段】筒体（４０）と、シール体（８）と、を備える電気加熱触媒（１）である。筒体（４０）は、第１保持部（４１）の第１端部から径方向外方（Ａ）に延びて第１被接合部（４３）を支持する第１支持部（４２）と、第２保持部（５１）の第２端部から径方向外方（Ａ）に延びて第２被接合部（５３）を支持する第２支持部（５２）と、第１支持部（４２）、第２支持部（５２）、第１被接合部（４３）及び第２被接合部（５３）に包囲されて形成する捕捉部（９）と、を含む。シール体（８）は、第１端部及び第２端部に挟まれる被把持部（８１）と、被把持部（８１）から筒体（４０）の周方向に沿って延びる遮断部（８２）と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材を挟んで保持する第１保持部及び第２保持部を有する筒体と、
前記第１保持部及び前記第２保持部を被覆するコート層と、
前記基材を被覆する基材保護部と、
シール体と、を備える電気加熱式触媒であって、
前記筒体は、
第１被接合部及び第２被接合部を互いに接合した接合部と、
前記第１保持部の第１端部から径方向外方に延びて前記第１被接合部を支持する第１支持部と、
前記第２保持部の第２端部から径方向外方に延びて前記第２被接合部を支持する第２支持部と、
前記第１支持部、前記第２支持部、前記第１被接合部及び前記第２被接合部に包囲されて形成する捕捉部と、を含み、
前記シール体は、
前記第１端部及び前記第２端部に挟まれる被把持部と、
前記被把持部から前記筒体の周方向に沿って延びる遮断部と、を含むことを特徴とする電気加熱式触媒。
【請求項２】
前記遮断部は、前記遮断部の厚みを減じるように傾斜しつつ延びることを特徴とする請求項１記載の電気加熱式触媒。
【請求項３】
前記接合部が底になるように前記筒体を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気加熱式触媒。
【請求項４】
前記第１支持部は、前記第２支持部から離間するように屈曲しつつ、前記第１端部から径方向外方に延びて前記第１接合部を支持し、
前記第２支持部は、前記第１支持部から離間するように屈曲しつつ、前記第１端部から径方向外方に延びて前記第１接合部を支持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電気加熱式触媒。
【請求項５】
前記第１支持部は前記第１保持部と比較して薄く、前記第２支持部は前記第２保持部と比較して薄いことを特徴する請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電気加熱式触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触媒に関し、特に、電気加熱式触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス基材に電流を流して、加熱して、排気ガスを浄化する機能を発現する電気加熱式触媒が利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、セラミックス基材と金属電極の間に下地層を設けて、金属電極をこの下地層に固定する２つの略線状の固定層をさらに設けた電気加熱式触媒が開示されている。これにより、加熱冷却サイクルを経て、電極が熱膨張や熱収縮しても、２つの固定層の間における電極の一部が吸収し得て、電極の変形及び破断を抑制することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０６６１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、２枚の曲面板を互いに接合することで筒体を形成し、セラミックス基材をこの筒体の間に挟み込んで保持する構造の電気加熱式触媒が利用されている。このような電気加熱式触媒では、セラミックス基材と筒体との絶縁を確保するために、セラミックス基材と対向する筒体の面をガラスコート層で被覆する。しかしながら、２枚の曲面板同士の接触する端部近傍では、ガラスコート層を被覆し難く、ガラスコート層に被覆されない箇所が生じることがある。電気加熱式触媒を自動車のエキゾーストパイプに接続して使用した場合に、エキゾーストパイプにおいて生じるススや凝縮水がこの箇所に侵入することがある。この結果、電極、セラミックス基材及び筒体の絶縁が劣化する。
【０００６】
さらに、このような電気加熱式触媒では、使用する際に、電極の間に電流を流して、温度が所定の温度まで高まった時に、面圧が最も低くなる傾向にある。使用温度まで上昇しても、基材を保持できる程度の面圧、基材保持面圧を維持できるように設計されている。しかし、電気加熱式触媒として使用した際の加熱冷却サイクルにより、使用温度に到達した後に常温まで冷却すると、過大な面圧が電極に加わり、電極を破損させる可能性があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、基材と電極と筒体との絶縁を維持するとともに、基材を保持しつつ電極の破損の発生を抑制して耐久性に優れる電気熱式触媒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】
【０００８】
本発明にかかる電気加熱式触媒は、
基材と、
前記基材を挟んで保持する第１保持部及び第２保持部を有する筒体と、
前記第１保持部及び前記第２保持部を被覆するコート層と、
前記基材を被覆する基材保護部と、
シール体と、を備える電気加熱式触媒であって、
前記筒体は、
第１被接合部及び第２被接合部を互いに接合した接合部と、
前記第１保持部の第１端部から径方向外方に延びて前記第１被接合部を支持する第１支持部と、
前記第２保持部の第２端部から径方向外方に延びて前記第２被接合部を支持する第２支持部と、
前記第１支持部、前記第２支持部、前記第１被接合部及び前記第２被接合部に包囲されて形成する捕捉部と、を含み、
前記シール体は、
前記第１端部及び前記第２端部に挟まれる被把持部と、
前記被把持部から前記筒体の周方向に沿って延びる遮断部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、筒体へ侵入する侵入物をシール体が遮断し、基材、電極及び筒体の絶縁を維持することができる。また、シール体の遮蔽部は、筒体の周方向に沿って延びて、侵入物を遮断することができる。また、基材保護層から遮断部をコート層に押し付けるように力を与えて、しっかりとシールすることができる。また、侵入物が侵入したとしても、捕捉部が侵入物を捕捉し得て、基材、電極及び筒体の絶縁をより確実に維持することができる。
【００１０】
また、前記遮断部は、その厚みを減じるように傾斜しつつ延びることを特徴としてもよい。このような構成により、シール体とコート層との接触面積を減じて、高いシール面圧でシールすることができる。また、前記接合部が底になるように前記筒体を配置することを特徴としてもよい。このような構成により、捕捉部が侵入物をより確実に捕捉して、基材、電極及び筒体の絶縁をより確実に維持することができる。また、前記第１支持部は、前記第２支持部から離間するように屈曲しつつ、前記第１端部から径方向外方に延びて前記第１接合部を支持し、前記第２支持部は、前記第１支持部から離間するように屈曲しつつ、前記第１端部から径方向外方に延びて前記第１接合部を支持することを特徴としてもよい。このような構成により、電気加熱式触媒の使用による加熱冷却サイクルによって基材の体積が変化しても、第１支持部及び第２支持部が変形して、破損の発生を抑制することができる。また、前記第１支持部は前記第１保持部と比較して薄く、前記第２支持部は前記第２保持部と比較して薄いことを特徴してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、基材と電極と筒体との絶縁を維持するとともに、基材を保持しつつ電極の破損の発生を抑制して耐久性に優れる電気加熱式触媒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の正面図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の断面図である。
【図２】第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の要部の断面図である。
【図３】ガスケットの断面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の要部の拡大断面図である。
【図５】電気加熱式触媒の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態にかかる電気加熱式触媒の要部の断面図である。
【図７】温度に対する面圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図１Ａ〜図４を参照して本発明の第１実施形態にかかる電気加熱式触媒について説明する。図１Ａは第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の正面図を示す。図１Ｂは第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の断面図を示す。図２は、第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の要部の断面図を示す。図３は、ガスケットの断面図を示す。図４は、第１の実施形態にかかる電気加熱式触媒の要部の拡大断面図を示す。
【００１４】
図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、電気加熱式触媒１は、基材２と、第１電極３１と、第２電極３２と、第１保持部４１と、第２保持部５１と、マット６と、ガスケット８と、を含む。電気加熱式触媒１は、例えば、自動車のエキゾーストパイプに接続して、第１電極３１及び第２電極３２を介して電流を流して、排気ガスを浄化する触媒として機能を発現することができる。
【００１５】
基材２は、電流を流して、所定温度に達するまで加熱すると、排気ガスを浄化する機能を発現する基材である。基材２は、例えば、ＳｉＣなどのセラミックスからなる略円柱体である。
【００１６】
第１電極３１は、基材２の外周面に設置される。第２電極３２は、第１電極３１と基材２を挟むように、基材２の外周面に設置される。第１電極３１及び第２電極３２は、図示しない電源に接続されて、この電源から電流の供給を受ける。
【００１７】
筒体４０は、第１保持部４１と第２保持部５１とを備える。第１保持部４１及び第２保持部５１は、曲面を有する板状体である。第１保持部４１及び第２保持部５１は、基材２を挟んで保持する。第１保持部４１及び第２保持部５１において基材２と対向する面は、コート層７により被覆されている。図２を併せて参照すると、第１保持部４１は、第１端部４２と、第１被接合部４３と、第１支持部４４とを含む。また、第２保持部５１は、第２端部５２と、第１被接合部５３と、第２支持部５４とを含む。第１端部４２及び第２端部５２は、離間しつつ、互いに対向している。第１支持部４４は、第１端部４２から径方向外方Ａに略直線状に延びて第１被接合部４３を支持する。第２支持部５４は、第２端部５２から径方向外方Ａに略直線状に延びて第２被接合部５３を支持する。第１保持部４１及び第２保持部５１は、第１被接合部４３及び第２被接合部５３で溶接し、互いに接合している。ここで、第１支持部４４、第２支持部５４、第１被接合部４３及び第２被接合部５３により包囲されて、所定の大きさの空間を有する捕捉部９が形成される。捕捉部９は、少なくとも自動車のエキゾーストパイプにおいて生じる凝縮水やススの侵入物を捕捉することができる程度の空間を有する。捕捉部９が底となるように電気加熱式触媒１を設置すると好ましい。このような設置により、捕捉部９が上記した侵入物をより確実に捕捉することができる。
【００１８】
コート層７は、少なくとも電気的絶縁性を有するコート層であって、例えば、ガラスコートである。なお、図１Ｂはコート層７の図示を省略している。
【００１９】
マット６は、少なくとも電気的絶縁性を有するマット体である。マット６として、例えば、アルミナ繊維からなるマット体を用いることができる。基材２の外周面を包囲して、基材２の基材保護層として機能する。
【００２０】
さらに図３を併せて参照すると、ガスケット８は、被把持部８１と、被把持部８１から延びる遮断部８２とを有するシール体である。ガスケット８として、例えば、雲母からなるＴ字状の断面形状を有するガスケットを用いることができる。被把持部８１は、第１端部４２と第２端部５２との間に挟まれて把持される。遮断部８２は第１保持部４１及び第２保持部５１に沿って、コート層７の上を覆って延びる。また、遮断部８２は、厚みを減じるように傾斜して延びる。
【００２１】
ここで、電気加熱式触媒１を自動車のエキゾーストパイプに接続して使用すると、第１電極３１遮断と第２電極３２との間に電流を流し、基材２が排気ガスを浄化するように触媒としての機能を発現する。エキゾーストパイプにおいて凝縮水やススが生じる。ガスケット８、特に遮断部８２が、これらの侵入を遮断する。結果として、第１保持部４１、第２保持部５１、基材２との絶縁を維持できる。また、図４に示すように、遮断部８２は、断面積を減じるように傾斜して延びるため、コート層７との接触面積を減じ得て、高いシール面圧でシールすることができる。また、ススや凝縮水などの侵入物９１が侵入しても、捕捉部９が捕捉し得て、基材２と第１保持部４１、第２保持部５１との絶縁をより確実に維持できる。
【００２２】
以上、本実施形態によれば、電気加熱式触媒１は、基材２、第１電極３１、第２電極３２及び筒体４０の絶縁を維持するとともに、基材２を保持しつつ、第１電極３１、第２電極３２の破損の発生を抑制することができ、優れた耐久性を有するのである。
【００２３】
（製造方法）
次に、図５を用いて、第１実施形態にかかる電気加熱式触媒の製造方法について説明する。図５は、電気加熱式触媒の製造方法を示すフローチャートである。図５に示すように、基材２に第１電極３１及び第２電極３２を設置する（電極設置ステップＳ１）。詳細には、第１電極３１及び第２電極３２を離間しつつ基材２の外周面上に設置する。基材２をマット６により巻き回す（マット巻回ステップＳ２）。次に、基材２を第１保持部４１の内壁に配置する（保持部配置ステップＳ３）。
【００２４】
次に、ガスケット８を第１保持部４１に設置する（ガスケット設置ステップＳ４）。ここで、ガスケット８は、遮断部８２を第１端部４２とマット６との間に挟みこむことで、容易に位置決めして設置できる。
【００２５】
最後に、第２保持部５１を第1保持部４１に重ね合わせて、第１被接合部４３と第２被接合部５３とを接合して、筒体４０を形成する（保持部接合ステップＳ５）。ここで、遮断部８２が断面積を減じるように傾斜して延びるため、ガスケット８がガイドの役割を果たし、第２保持部５１と第1保持部４１との重ね合せを容易にする。さらに、第１被接合部４３及び第２被接合部５３を、例えば、溶接などの接合法を用いて互いに接合する。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、図６を用いて、第２実施形態にかかる電気加熱式触媒について説明する。図６は、第２の実施形態にかかる電気加熱式触媒の要部の断面図を示す図である。電気加熱式触媒１０１は、電気加熱式触媒１と、第１支持部と第２支持部とを異にしており、他の構成は共通する。電気加熱式触媒１と共通する構成箇所には相当する符号を付する。
【００２７】
図６に示すように、第１支持部１４４は、第２支持部１５４から離間するように屈曲しつつ、第１端部１４２から径方向外方Ａに略直線状に延びて、第１被接合部１４３を支持する。また、第２支持部１５４は、第１支持部１４４から離間するように屈曲しつつ、第２端部１５２から径方向外方Ａに略直線状に延びて第２被接合部１５３を支持する。第１支持部１４４の厚みは、第１保持部１４１と比較して薄い。また、第２支持部１５４の厚みは、第２保持部１５１と比較して薄い。第１支持部１４４と第２支持部１５４とは、略円状を描くように屈曲するとより好ましい。
【００２８】
ここで、電気加熱式触媒１０１を、通常通りに使用して、基材１０２を所定の温度に到達するまで加熱した後、常温まで冷却する。すると、筒体１４０が基材１０２と比較して速く冷却し、基材１０２が筒体１４０に径方向外側Ｂに押す。ここで、第１支持部１４４と第２支持部１５４とが撓んで変形し、第１保持部１４１及び第２保持部１５１は、筒体１４０の径を拡げるように変形する。これにより、電極にかかる面圧を減じることができる。なお、第１端部１４２及び第２端部１５２の距離が広がり、ガスケット１０８を把持する力が低下するものの、遮断部１８２をコート層１０７に押し付ける力が上昇する。従って、ガスケット１０８はシール体として必要なシール面圧を確保することができる。
【００２９】
次に、図７を用いて、電気加熱式触媒１０１を使用して加熱及び冷却をした際の面圧について説明する。図７は、温度に対する面圧を示すグラフである。ここで、電気加熱式触媒１０１を通常通り使用した場合に基材が到達する温度を使用温度とする。図７に示すように、使用温度において、面圧は、基材を保持するのに最低限必要な面圧、すなわち、基材保持面圧を上回っている。一方、使用温度から常温まで冷却すると、面圧は使用温度時と比較して上昇するものの、電極を破断させない程度の面圧、すなわち、電極破断面圧を下回るままである。つまり、加熱冷却サイクルを繰り返しても、電極にかかる面圧は、基材保持面圧と電極破断面圧との間に収まる。つまり、電気加熱式触媒１０１は、加熱冷却サイクルを経ても、第１電極１３１（図示略）及び第２電極１３２（図示略）を破断させることなく、基材１０２を保持することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１、１０１  電気加熱式触媒、２、１０２  基材、３１、１３１  第１電極、
３２、１３２  第２電極、
４０、１４０  筒体、
４１、１４１  第１保持部、４２、１４２  第１端部、４３、１４３  第１被接合部、
４４、１４４  第１支持部
５１，１５１  第２保持部、５２、１５２  第２端部、５３、１５３  第２被接合部、
５４、１５４  第２支持部、
６  マット、７  コート層、８、１０８  ガスケット、８１、１８１  被把持部、
８２、１８２  遮断部、９  捕捉部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2014151230.tif 000004
【図２】
2014151230.tif 000005
【図３】
2014151230.tif 000006
【図４】
2014151230.tif 000007
【図５】
2014151230.tif 000008
【図６】
2014151230.tif 000009
【図７】
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